(57)【要約】【課題】  生物科学及び関連分野において、生体分子及び生物学的微小物体などの生体材料と接触する装置、デバイス及び材料の表面を修飾することが有用であり得る。【解決手段】  表面修飾及び表面機能化試薬、その調製及び生体材料とともに改善又は改変された性能を提供するように表面を修飾するための方法が本明細書に記載される。【選択図】図１
2019523696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、カバーと、内部に流体回路を画定するマイクロ流体回路材料と、を備えるエンクロージャを備える、マイクロ流体デバイスであって、
前記基部、前記カバー及び前記マイクロ流体回路材料の少なくとも１つの内面が、
第１の結合基、及び
第１の表面接触部分又は第１の反応性部分である第１の部分
をそれぞれ備える複数の第１の共有結合表面修飾を有し；
前記基部、前記カバー及び前記マイクロ流体回路材料の少なくとも１つの内面が、
第２の結合基、及び
第２の表面接触部分又は第２の反応性部分である第２の部分
をそれぞれ備える複数の第２の共有結合表面修飾を有し、
前記第１の結合基及び前記第２の結合基が、互いに異なり、及び／又は前記第１の部分が、前記第２の部分と異なる、マイクロ流体デバイス。
【請求項２】
前記第１の部分及び前記第２の部分が、−Ｗ−Ｓｉ（ＯＺ）２Ｏ−及び−ＯＰ（Ｏ）２Ｏ−から独立して選択される結合基ＬＧを介して前記表面にそれぞれ共有結合され、ここで、Ｗが、Ｏ、Ｓ又はＮであり、Ｚが、隣接する結合基ＬＧにおけるケイ素原子への結合であるか、又は前記表面への結合である、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項３】
前記第１の表面接触部分が、アルキル、フルオロアルキル、単糖、多糖、アルコール、多価アルコール、アルキレンエーテル、高分子電解質、アミノ、カルボン酸、ホスホン酸、スルホン酸アニオン、カルボキシベタイン、スルホベタイン、スルファミン酸、アミノ酸部分又は切断可能部分の１つ又は複数を含み；及び／又は
前記第２の表面接触部分が、アルキル、フルオロアルキル、単糖、多糖、アルコール、多価アルコール、アルキレンエーテル、高分子電解質、アミノ、カルボン酸、ホスホン酸、スルホン酸アニオン、カルボキシベタイン、スルホベタイン、スルファミン酸、アミノ酸部分又は切断可能部分の１つ又は複数を備える、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項４】
前記第１の表面接触部分が、ポリエチレングリコール部分、デキストラン部分、タンパク性部分、ポリカルボン酸、ポリリジン部分又はそれらの任意の組合せを含み；及び／又は
前記第２の表面接触部分が、ポリエチレングリコール部分、デキストラン部分、タンパク性部分、ポリカルボン酸、ポリリジン部分又はそれらの任意の組合せを備える、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項５】
前記第１の反応性部分が、アルキン部分、アジド部分、カルボン酸部分、アミン部分、オレフィン性部分、テトラジニル部分、トランス−シクロオクテニル部分、チオール部分、マレイミド部分、ビオチン部分、ストレプトアビジン部分、ハロゲン化物部分、シアノ部分、イソシアネート部分、エポキシド部分、ヒドロキシアミン部分又はフッ化スルホニル部分であり；及び／又は
前記第２の反応性部分が、アルキン部分、アジド部分、カルボン酸部分、アミン部分、オレフィン性部分、テトラジニル部分、トランス−シクロオクテニル部分、チオール部分、マレイミド部分、ビオチン部分、ストレプトアビジン部分、ハロゲン化物部分、シアノ部分、イソシアネート部分、エポキシド部分、ヒドロキシアミン部分又はフッ化スルホニル部分である、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項６】
それぞれの第１の共有結合表面修飾が、リンカーを含み、前記リンカーが、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含み；及び／又は
それぞれの第２の共有結合表面修飾が、リンカーを含み、前記リンカーが、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を備える、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７】
前記第１の共有結合表面修飾の前記リンカーが、１つ又は２つの結合基ＣＧ部分をさらに含み；及び／又は
前記第２の共有結合表面修飾の前記リンカーが、１つ又は２つの結合基ＣＧ部分をさらに備える、請求項６に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項８】
前記第１の共有結合表面修飾が、式ＸＸＸ、式Ｖ、式ＶＩＩ、式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ及び式ＩＸ：
【化１】
2019523696.tif 000130
（式中、
ＬＧが、−Ｗ−Ｓｉ（ＯＺ）２Ｏ−又は−ＯＰ（Ｏ）２Ｏ−であり；
Ｌｆｍが、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を備えるリンカーであり、且つ０又は１つの結合基ＣＧをさらに含み；
Ｒｘが、反応性部分であり；
Ｗが、Ｏ、Ｓ又はＮであり；
Ｚが、隣接するケイ素原子への結合であるか、又は前記表面への結合であり；
ｎが、３から２１の整数であり；
Ｌｓｍが、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を備えるリンカーであり、且つ０、１、２又は３つの結合基ＣＧをさらに含み；及び
【化２】
2019523696.tif 000131
が、前記表面である）
から選択される構造を有する、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項９】
ＬＧが、−Ｗ−Ｓｉ（ＯＺ）２Ｏ−であり、ここで、Ｗが、Ｏである、請求項８に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１０】
ｎが、７から２１である、請求項８に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１１】
前記反応性部分Ｒｘが、アルキン、アジド、アミン、カルボン酸、ビオチン又はストレプトアビジンである、請求項８に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１２】
前記第２の共有結合表面修飾が、式ＸＸＸ’、式Ｖ’、式ＶＩＩ’、式ＸＸＸＩ’、式ＶＩＩＩ’及び式ＩＸ’：
【化３】
2019523696.tif 000132
（式中、
ＬＧ’が、−Ｗ’−Ｓｉ（ＯＺ’）２Ｏ−又は−ＯＰ（Ｏ）２Ｏ−であり；
Ｌ’ｆｍが、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を備えるリンカーであり、且つ０又は１つの結合基ＣＧをさらに含み；
Ｒ’ｘが、反応性部分であり；
Ｗ’が、Ｏ、Ｓ又はＮであり；
Ｚ’が、隣接するケイ素原子への結合であるか、又は前記表面への結合であり；
ｎ’が、３から２１の整数であり；
Ｌ’ｓｍが、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を備えるリンカーであり、且つ０、１、２又は３つの結合基ＣＧをさらに含み；及び
【化４】
2019523696.tif 000133
が、前記表面である）
から選択される構造を有する、請求項８に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１３】
ＬＧ’が、−Ｗ’−Ｓｉ（ＯＺ’）２Ｏ−であり、ここで、Ｗ’が、Ｏである、請求項１２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１４】
ｎ’が、７から２１である、請求項１２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１５】
前記反応性部分Ｒ’ｘが、アルキン、アジド、アミン、カルボン酸、ビオチン又はストレプトアビジンである、請求項１２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１６】
前記第１の部分が、前記第２の部分と異なる、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１７】
前記第１の共有結合表面修飾が、式ＸＸＸ、式Ｖ及び式ＶＩＩから選択される構造を有し、前記第２の共有結合表面修飾が、式ＸＸＸＩ’、式ＶＩＩＩ’及び式ＩＸ’から選択される構造を有する、請求項１３に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１８】
前記第１の共有結合表面修飾及び前記第２の共有結合表面修飾が、前記基部、前記カバー及び／又は前記マイクロ流体回路材料の共通の内面上にある、請求項１７に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１９】
前記第１及び第２の共有結合表面修飾が、前記共通の内面上でランダムに分配される、請求項１８に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２０】
前記共通の内面が、前記第１の共有結合表面修飾を備える第１の領域及び前記第２の共有結合表面修飾を備える第２の領域を含み、前記第１の領域が、前記第２の領域に隣接している、請求項１８に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２１】
前記共通の内面が、前記第１の共有結合表面修飾を備える複数の第１の領域及び前記第２の共有結合表面修飾を備える第２の領域を含み、前記複数の前記第１の領域が、前記第２の領域によって互いに隔てられる、請求項１８に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２２】
前記第１の共有結合表面修飾が、式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ及び式ＩＸから選択される構造を有し、前記第２の共有結合表面修飾が、式ＸＸＸＩ’、式ＶＩＩＩ’及び式ＩＸ’から選択される構造を有し、前記第１の共有結合表面修飾が、前記第２の共有結合表面修飾と異なる、請求項１３に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２３】
前記第１の共有結合表面修飾の表面修飾リガンドが、式Ｘの構造を含み、前記第２の共有結合表面修飾の表面修飾リガンドが、式ＸＩ：
【化５】
2019523696.tif 000134
（式中、
ＣＧが、結合基であり；及び
Ｌが、結合又はケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を備えるリンカーである）
の構造を備える、請求項２２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２４】
前記第１の共有結合表面修飾及び前記第２の共有結合表面修飾が、前記基部、前記カバー及び／又は前記マイクロ流体回路材料の共通の内面上にある、請求項２２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２５】
前記第１及び第２の共有結合表面修飾が、前記共通の内面上でランダムに分配される、請求項２４に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２６】
前記共通の内面が、前記第１の共有結合表面修飾を備える第１の領域及び前記第２の共有結合表面修飾を備える第２の領域を含み、前記第１の領域が、前記第２の領域に隣接している、請求項２４に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２７】
前記共通の内面が、前記第１の共有結合表面修飾を備える複数の第１の領域及び前記第２の共有結合表面修飾を備える第２の領域を含み、前記複数の前記第１の領域が、前記第２の領域によって互いに隔てられる、請求項２４に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２８】
前記共通の内面が、２種類以上のタンパク性部分を備える、請求項２４に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２９】
前記第１の共有結合表面修飾の表面修飾リガンドが、第１のタンパク性部分を含み、前記第２の共有結合表面修飾の表面修飾リガンドが、第２のタンパク性部分を含み、前記第１及び第２のタンパク性部分が、異なる、請求項２２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項３０】
前記第１の共有結合表面修飾が、式ＸＸＸ、式Ｖ及び式ＶＩＩから選択される構造を有し、前記第２の共有結合表面修飾が、式ＸＸＸ’、式Ｖ’及び式ＶＩＩ’から選択される構造を有し、前記第１の共有結合表面修飾が、前記第２の共有結合表面修飾と異なり、前記第１の共有結合表面修飾の前記反応性部分が、前記第２の共有結合表面修飾の前記反応性部分と反応しない、請求項１２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項３１】
前記第１の共有結合表面修飾及び前記第２の共有結合表面修飾が、前記基部、前記カバー及び／又は前記マイクロ流体回路材料の共通の内面上にある、請求項３０に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項３２】
前記共通の内面が、前記第１の共有結合表面修飾を備える第１の領域及び前記第２の共有結合表面修飾を備える第２の領域を含み、前記第１の領域が、前記第２の領域に隣接している、請求項３１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項３３】
前記共通の内面が、前記第１の共有結合表面修飾を備える複数の第１の領域及び前記第２の共有結合表面修飾を備える第２の領域を含み、前記複数の前記第１の領域が、前記第２の領域によって互いに隔てられる、請求項３１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項３４】
前記流体回路が、フロー領域及び隔離ペンを含み、前記隔離ペンが、分離領域及び接続領域を含み、前記接続領域が、前記フロー領域への基端開口部を含み、且つ前記分離領域を前記フロー領域に流体接続する、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項３５】
前記フロー領域の少なくとも１つの表面が、前記第１の共有結合表面修飾で修飾され、前記隔離ペンの少なくとも１つの表面が、前記第２の共有結合表面修飾で修飾される、請求項３４に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項３６】
前記第２の共有結合表面修飾が、接着細胞を固定するように構成された表面接触部分を備える、請求項３５に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項３７】
前記第１の共有結合表面修飾が、前記隔離ペンからの運動性細胞の移動を阻害するように構成された表面接触部分を備える、請求項３５に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項３８】
前記フロー領域が、流体入口及び流体出口に流体接続され、且つ第１の流体培地のフローを備えるように構成される、請求項３４に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項３９】
前記隔離ペンが、マイクロ流体回路材料から構成される壁を備える、請求項３４に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項４０】
前記流体回路が、前記第１及び／又は第２の共有結合表面修飾で修飾された少なくとも１つの内面をそれぞれ有する複数の隔離ペンをさらに備える、請求項３４に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項４１】
前記第１の共有結合表面修飾及び／又は前記第２の共有結合表面修飾が、単層を形成する、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項４２】
前記基部の前記内面及び／又は前記エンクロージャの前記カバーの前記内面が、ガラス、ケイ素、酸化ケイ素、酸化ハフニウム、インジウムタンタル酸化物又は酸化アルミニウムを備える、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項４３】
前記マイクロ流体回路材料の前記内面が、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）又は光パターン化可能シリコーン（ＰＰＳ）を備える、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項４４】
前記エンクロージャの前記内面の実質的に全てが、共有結合的に修飾される、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項４５】
前記基部、前記カバー及び前記マイクロ流体回路材料の少なくとも１つの内面が、第３の結合基と、第３の表面接触部分又は第３の反応性部分である第３の部分とを備える第３の共有結合表面修飾を有し、前記第３の結合基が、前記第１及び第２の結合基のそれぞれと異なり、及び／又は前記第３の部分が、前記第１及び第２の部分のそれぞれと異なる、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項４６】
前記カバー及び／又は前記基部が、半導体基板を備える、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項４７】
前記半導体基板が、誘電泳動（ＤＥＰ）構成を備える、請求項４６に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項４８】
前記カバーが、前記マイクロ流体回路材料の一体部分である、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項４９】
前記第１又は前記第２の共有結合表面修飾が、下式：
【化６】
2019523696.tif 000135
【化７】
2019523696.tif 000136
【化８】
2019523696.tif 000137
の１つの構造を有する、請求項１〜４８のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項５０】
基部、カバー及びマイクロ流体回路材料であって、その中に流体回路を画定するマイクロ流体回路材料を有するエンクロージャを備えるマイクロ流体デバイスの少なくとも１つの内面上において、共有結合的に修飾された表面を形成する方法であって、
前記少なくとも１つの内面を第１の修飾試薬及び第２の修飾試薬と接触させることと；
前記第１の修飾試薬を前記少なくとも１つの内面上における複数の第１の求核性部分と反応させることと；
前記第２の修飾試薬を前記少なくとも１つの内面の複数の第２の求核性部分と反応させることと；
第１の結合基と、第１の表面接触部分又は第１の反応性部分である第１の部分とを備える第１の共有結合表面修飾、及び第２の結合基と、第２の表面接触部分又は第２の反応性部分である第２の部分とを備える第２の共有結合表面修飾を備える前記少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面を形成することと
を含み、前記第１の結合基が、前記第２の結合基と異なり、及び／又は前記第１の部分が、前記第２の部分と異なる、方法。
【請求項５１】
前記第１の修飾試薬を前記少なくとも１つの内面と反応させることが、前記第２の修飾試薬を前記マイクロ流体デバイスの前記少なくとも１つの内面と反応させるのと同時に行われる、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記第１の修飾試薬を前記少なくとも１つの内面と反応させることが、前記第２の修飾試薬を前記マイクロ流体デバイスの前記少なくとも１つの内面と反応させる前又は後に行われる、請求項５０に記載の方法。
【請求項５３】
前記第１の修飾試薬が、前記第１の修飾試薬を前記少なくとも１つの内面の任意の利用可能な求核性部分と反応させる条件下で反応され、前記第２の修飾試薬が、前記第２の修飾試薬を前記少なくとも１つの内面の任意の利用可能な求核性部分と反応させる条件下で反応され、それにより、前記第１及び第２の共有結合表面修飾が、前記マイクロ流体デバイスの前記少なくとも１つの内面上でランダムに配置される、請求項５０に記載の方法。
【請求項５４】
前記第１の修飾試薬が、前記第１の修飾試薬と、前記少なくとも１つの表面の第１の領域内に位置する求核性部分との間の反応を促進する条件下で反応され、前記第２の修飾試薬が、前記第２の修飾試薬と、前記少なくとも１つの表面の第２の領域内に位置する求核性部分との間の反応を促進する条件下で反応され、前記第１の領域が、前記第１の領域に隣接している、請求項５０に記載の方法。
【請求項５５】
前記第１の修飾試薬が、前記第１の修飾試薬と、前記少なくとも１つの表面上で互いに隔てられた複数の第１の領域のいずれかの中に位置する求核性部分との間の反応を促進する条件下で反応され、前記第２の修飾試薬が、前記第２の修飾試薬と、第２の領域内に位置する求核性部分との間の反応を促進する条件下で反応され、前記第２の領域が、前記複数の前記第１の領域のそれぞれに隣接しているか、又はそれを取り囲む、請求項５０に記載の方法。
【請求項５６】
前記流体回路が、フロー領域と、分離領域及び接続領域を備える隔離ペンとを含み、前記接続領域が、前記フロー領域への基端開口部を含み、且つ前記分離領域を前記フロー領域に流体接続する、請求項５０に記載の方法。
【請求項５７】
前記第１の修飾試薬が、前記フロー領域の表面上に位置する第１の求核性部分と反応されて、前記表面上に第１の共有結合表面修飾を形成し、前記第２の修飾試薬が、前記隔離ペンの表面上に位置する第２の求核性部分と反応されて、前記表面上に第２の共有結合表面修飾を形成する、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記第１の共有結合表面修飾が、第１の反応性部分を含み、及び前記第２の共有結合表面修飾が、第２の反応性部分を備える、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記第１及び前記第２の反応性部分が、互いに反応しない、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記第２の共有結合表面修飾が、接着細胞のための支持部分である表面接触部分を備える、請求項５７に記載の方法。
【請求項６１】
前記第１の共有結合表面修飾が、前記隔離ペンからの運動性細胞の移動を阻害するように構成された表面接触部分を備える、請求項５７又は６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面を形成することが、前記マイクロ流体デバイスの実質的に全ての前記内面上において、共有結合的に修飾された表面を形成することを備える、請求項５０に記載の方法。
【請求項６３】
前記第１の修飾試薬が、下式：
【化９】
2019523696.tif 000138
（式中、
Ｖが、−Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）２又は−Ｓｉ（Ｔ）２Ｗであり；
Ｗが、−Ｔ、−ＳＨ又は−ＮＨ２であり、且つ前記少なくとも１つの内面とともに共有結合を形成するように構成された前記部分であり；
Ｔが、独立して、ＯＨ、ＯＣ１〜６アルキル又はハロであり；
Ｒが、Ｃ１〜６アルキルであり；
Ｌｆｍが、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を備えるリンカーであり、且つ０又は１つの結合基ＣＧをさらに含み；
Ｒｘが、反応性部分であり；
ｎが、３から２１の整数であり、及び
Ｌｓｍが、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を備えるリンカーであり、且つ０、１、２又は３つの結合基ＣＧをさらに備える）
の１つの構造を有する、請求項５０に記載の方法。
【請求項６４】
Ｗが、ＯＣ１〜６アルキル又はハロである、請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
ｎが、７から２１である、請求項６３又は６４に記載の方法。
【請求項６６】
Ｔが、ＯＣ１〜３アルキル又はハロであり、及び／又はＲは、Ｃ１〜３アルキルである、請求項６３に記載の方法。
【請求項６７】
前記反応性部分Ｒｘが、アルキン、アジド、アミン、カルボン酸、ビオチン又はストレプトアビジンである、請求項６３に記載の方法。
【請求項６８】
前記第１の修飾試薬が、式Ｉ、式ＩＩＩ又は式ＸＸＸＩＩの構造を有し、前記第１の修飾試薬の表面修飾リガンドが、式Ｘ又は式ＸＩ：
【化１０】
2019523696.tif 000139
（式中、
ＣＧが、結合基であり；
Ｌが、結合又はケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を備えるリンカーであり；
Ｌｓｍ及びＬの和が、存在する場合、前記ＣＧの原子を含まない１から２００個の非水素原子であり；及び
前記表面接触部分が、前記マイクロ流体デバイスにおける細胞の成長、生存、可搬性又はそれらの任意の組合せを支援するように構成された部分である）
の構造を有する、請求項６３に記載の方法。
【請求項６９】
前記第１の修飾試薬の前記表面接触部分が、ポリエチレングリコール、デキストラン部分、タンパク性部分、ポリカルボン酸又はポリリジン部分を備える、請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
前記第２の修飾試薬が、下式：
【化１１】
2019523696.tif 000140
（式中、
Ｖ’が、−Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）２又は−Ｓｉ（Ｔ’）２Ｗ’であり；
Ｗ’が、−Ｔ’、−ＳＨ又は−ＮＨ２であり、且つ前記少なくとも１つの内面とともに共有結合を形成するように構成された前記部分であり；
Ｔ’が、独立して、ＯＨ、ＯＣ１〜６アルキル又はハロであり；
Ｒ’が、Ｃ１〜６アルキルであり；
Ｌ’ｆｍが、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を備えるリンカーであり、且つ０又は１つの結合基ＣＧをさらに含み；
Ｒ’ｘが、反応性部分であり；
ｎが、３から２１の整数であり、及び
Ｌ’ｓｍが、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を備えるリンカーであり、且つ０、１、２又は３つの結合基ＣＧをさらに備える）
の１つの構造を有する、請求項５０に記載の方法。
【請求項７１】
Ｗ’が、ＯＣ１〜６アルキル又はハロである、請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
ｎ’が、７から２１である、請求項７０又は７１に記載の方法。
【請求項７３】
Ｔ’が、ＯＣ１〜３アルキル又はハロであり、及び／又はＲ’が、Ｃ１〜３アルキルである、請求項７０に記載の方法。
【請求項７４】
前記反応性部分Ｒ’ｘが、アルキン、アジド、アミン、カルボン酸、ビオチン又はストレプトアビジンである、請求項７０に記載の方法。
【請求項７５】
前記第２の修飾試薬が、式Ｉ’、式ＩＩＩ’又は式ＸＸＸＩＩ’の構造を有し、前記第２の修飾試薬の表面修飾リガンドが、式Ｘ又は式ＸＩ：
【化１２】
2019523696.tif 000141
（式中、
ＣＧが、結合基であり；
Ｌが、結合又はケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を備えるリンカーであり；
Ｌｓｍ及びＬの和が、存在する場合、前記ＣＧの原子を含まない１から２００個の非水素原子であり；及び
前記表面接触部分が、前記マイクロ流体デバイスにおける細胞の成長、生存、可搬性又はそれらの任意の組合せを支援するように構成された部分である）
の構造を有する、請求項７０に記載の方法。
【請求項７６】
前記第１の修飾試薬の前記表面接触部分が、ポリエチレングリコール、デキストラン部分、タンパク性部分、ポリカルボン酸又はポリリジン部分を備える、請求項７５に記載の方法。
【請求項７７】
前記第１の修飾試薬及び／又は前記第２の修飾試薬の前記表面接触部分が、接着細胞の増殖を支援し、及び／又はその上で培養された接着細胞の取り出しを可能にする、請求項６８又は７５に記載の方法。
【請求項７８】
前記第１の修飾試薬及び／又は前記第２の修飾試薬の前記表面接触部分が、運動性細胞が前記マイクロ流体デバイス内の選択された領域に入ることを阻害する、請求項６８又は７５に記載の方法。
【請求項７９】
前記第１の修飾試薬が、式Ｉ、式ＩＩＩ又は式ＸＸＸＩＩの構造を有し、前記第２の修飾試薬が、式ＩＶ’、式ＶＩ’又は式ＸＸＸＩＩＩ’の構造を有する、請求項６３に記載の方法。
【請求項８０】
前記第１の修飾試薬が、式ＩＶ、式ＶＩ又は式ＸＸＸＩＩＩの構造を有し、前記第２の修飾試薬が、式Ｉ’、式ＩＩＩ’又は式ＸＸＸＩＩ’の構造を有する、請求項６３に記載の方法。
【請求項８１】
前記少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面を、式ＸＸＸＩＶ
ＲＰ−Ｌｆｍ−Ｒｘ２  式ＸＸＸＩＶ
の二次機能化試薬と接触させることと；
前記二次機能化試薬を前記少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面の前記第１又は第２の共有結合表面修飾における反応性部分と反応させて、さらなる修飾表面を形成することと
をさらに含み、式中、
ＲＰが、式ＸＸＸＩＩＩ、式ＸＸＸＩＩＩ’、式ＩＶ、式ＩＶ’、式ＶＩ又は式ＶＩ’の前記反応性部分と反応させるための反応対部分であり；
Ｒｘ２が、式ＸＸＸＩＩＩ、式ＸＸＸＩＩＩ’、式ＩＶ、式ＩＶ’、式ＶＩ又は式ＶＩ’の前記反応性部分と反応しないように選択された反応性部分であり；及び
Ｌｆｍが、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を備えるリンカーであり、且つ０又は１つの結合基ＣＧをさらに備える、請求項６３に記載の方法。
【請求項８２】
前記少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面を表面修飾試薬と接触させることと、前記表面修飾試薬を前記少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面上における反応性部分と反応させることとをさらに備える、請求項６３に記載の方法。
【請求項８３】
前記表面修飾試薬が、式ＸＩＩ：
ＲＰ−Ｌ−表面接触部分  式ＸＩＩ
の構造を有し、式中、
ＲＰが、反応対部分であり；
前記表面接触部分が、細胞の成長、生存、可搬性又は任意の組合せを支援するように構成された部分であり；及び
Ｌが、結合又はケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を備えるリンカーであり、且つ０又は１つの結合基ＣＧを備える、請求項８２に記載の方法。
【請求項８４】
前記少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面を形成することが、前記マイクロ流体デバイスの組み立て後に行われる、請求項５０に記載の方法。
【請求項８５】
前記少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面を形成することが、前記マイクロ流体デバイスの組み立て前に行われる、請求項５０に記載の方法。
【請求項８６】
前記マイクロ流体デバイスの組み立て前に前記基部又は前記カバーの１つの第１の修飾表面を形成することと；
前記マイクロ流体デバイスを組み立てることであって、前記基部又は前記カバーの１つの前記第１の共有結合的に修飾された表面を前記マイクロ流体回路材料及び前記カバー又は基部の非修飾のものとともに組み立てることを備える、組み立てることと；
前記組み立てられたマイクロ流体デバイスの非修飾表面上に第２の修飾表面を形成することと
をさらに備える、請求項５０に記載の方法。
【請求項８７】
前記第１の求核性部分が、水酸化物、アミノ又はチオールであり、及び／又は前記第２の求核性部分が、水酸化物、アミノ又はチオールである、請求項５０に記載の方法。
【請求項８８】
前記基部及び／又はカバーの内面が、金属、金属酸化物、ガラス、ポリマー又はそれらの任意の組合せである、請求項５０に記載の方法。
【請求項８９】
前記マイクロ流体回路材料が、ポリマーである、請求項５０に記載の方法。
【請求項９０】
前記マイクロ流体回路材料が、ポリジメトキシシラン（ＰＤＭＳ）又は光パターン化可能シリコーン（ＰＰＳ）である、請求項８９に記載の方法。
【請求項９１】
接触させることが、前記少なくとも１つの内面を、前記第１の修飾試薬及び／又は前記第２の修飾試薬を含有する液体溶液と接触させることを備える、請求項５０に記載の方法。
【請求項９２】
接触させることが、前記少なくとも１つの内面を、前記第１の修飾試薬及び／又は前記第２の修飾試薬を含有する気相と接触させることを備える、請求項５０に記載の方法。
【請求項９３】
接触させることが、制御された量の水蒸気の存在下において、前記気相中で前記少なくとも１つの内面を前記第１及び／又は第２の修飾試薬と接触させることを備える、請求項９２に記載の方法。
【請求項９４】
硫酸マグネシウム七水和物が、前記制御された量の水蒸気を提供する、請求項９３に記載の方法。
【請求項９５】
接触させることが、大気圧と比べて減少した圧力下の環境において、前記気相中で前記少なくとも１つの内面を前記第１及び／又は第２の修飾試薬と接触させることを備える、請求項９２に記載の方法。
【請求項９６】
前記少なくとも１つの内面のそれぞれが、酸化物部分を導入するように前処理される、請求項５０に記載の方法。
【請求項９７】
ｎが、９、１４又は１６である、請求項６３に記載の方法。
【請求項９８】
ｎが、９である、請求項６３に記載の方法。
【請求項９９】
ｎ’が、９、１１、１４、１６、１８又はｎ＋２に等しい、請求項７０又は９７に記載の方法。
【請求項１００】
前記少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面を表面修飾試薬又は二次機能化試薬と反応させることが、前記少なくとも１つの共有結合的に修飾されたものを、前記表面修飾試薬又は前記二次機能化試薬を備える溶液と接触させることによって行われる、請求項８１又は８２に記載の方法。
【請求項１０１】
前記少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面を形成することが、第１の共有結合表面修飾及び／又は第２の共有結合表面修飾を備える単層を形成することを備える、請求項５０に記載の方法。
【請求項１０２】
前記少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面を形成することが、２種類以上のタンパク性部分を前記少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面に共有結合することを備える、請求項５０に記載の方法。
【請求項１０３】
前記マイクロ流体デバイスの前記カバーが、前記マイクロ流体回路材料の一体部分である、請求項５０に記載の方法。
【請求項１０４】
前記マイクロ流体デバイスの前記カバー又は前記基部が、ＤＥＰ構成を備える、請求項５０に記載の方法。
【請求項１０５】
異なる共有結合的に修飾された表面をマイクロ流体デバイス内で位置選択的に形成する方法であって、前記マイクロ流体デバイスが、基部、カバー及びマイクロ流体回路材料であって、その中にマイクロ流体回路を画定するマイクロ流体回路材料を有するエンクロージャを含み、前記マイクロ流体回路が、フロー領域及び隔離ペンを含み、前記隔離ペンが、分離領域及び接続領域を含み、前記接続領域が、前記フロー領域への基端開口部を含み、且つ前記分離領域を前記フロー領域に流体接続し、前記方法が、
第１の修飾試薬が前記隔離ペンの前記分離領域に入らないような条件下で前記第１の修飾試薬を前記フロー領域に通して流すことと；
前記第１の修飾試薬を前記フロー領域の少なくとも１つの表面上の求核性部分と反応させ、それにより前記フロー領域内に第１の修飾表面を形成することであって、前記第１の修飾表面が、前記隔離ペンの前記分離領域に延在しない、形成することと；
第２の修飾試薬が前記隔離ペンの前記分離領域に入るような条件下で前記第２の修飾試薬を前記フロー領域に通して流すことと；
前記第２の修飾試薬を前記隔離ペンの前記分離領域の少なくとも１つの表面上の求核性部分と反応させ、それにより前記隔離ペンの前記分離領域内に第２の修飾表面を形成することと
を含み、
前記第１の修飾試薬が、前記第２の修飾試薬と同じ構造を有さない、方法。
【請求項１０６】
前記第１の修飾試薬を前記フロー領域に通して流すための前記条件が、前記フロー領域に陰圧を加えることを備える、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１０７】
前記第１の修飾試薬を流すことが、約１０ｍｍ／秒以上の速度において、前記第１の修飾試薬を備える溶液を前記フロー領域に通して流すことを備える、請求項１０６に記載の方法。
【請求項１０８】
前記第１の修飾試薬を前記フロー領域に通して流すための前記条件が、前記フロー領域に陽圧を加えることを備える、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１０９】
前記第１の修飾試薬を流すことが、約２ｍｍ／秒以下の速度において、前記第１の修飾試薬を備える溶液を前記フロー領域に通して流すことを備える、請求項１０８に記載の方法。
【請求項１１０】
前記第１の修飾試薬を流すことが、前記第１の修飾試薬を備える溶液を前記フロー領域に通して流すことを含み、前記溶液が、界面活性剤を備える、請求項１０８又は１０９に記載の方法。
【請求項１１１】
前記第２の修飾試薬が、前記フロー領域の前記表面における部分と実質的に反応しない、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１１２】
前記第１の修飾試薬が、第１の接続部分と、第１の表面接触部分又は第１の反応性部分を備える第１の修飾部分とを含み；及び
前記第２の修飾試薬が、第２の接続部分と、第２の表面接触部分又は第２の反応性部分を備える第２の修飾部分とを含み、
前記第１の接続部分が、前記第２の接続部分と異なり、及び／又は前記第１の修飾部分が、前記第２の修飾部分と異なる、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１１３】
前記第１の修飾試薬が、下式：
【化１３】
2019523696.tif 000142
（式中、
Ｖが、−Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）２又は−Ｓｉ（Ｔ）２Ｗであり；
Ｗが、−Ｔ、−ＳＨ又は−ＮＨ２であり、且つ前記フロー領域の前記少なくとも１つの表面とともに共有結合を形成するように構成された前記部分であり；
Ｔが、独立して、ＯＨ、ＯＣ１〜６アルキル又はハロであり；
Ｒが、Ｃ１〜６アルキルであり；
Ｌｆｍが、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を備えるリンカーであり、且つ０又は１つの結合基ＣＧをさらに含み；
Ｒｘが、反応性部分であり；
ｎが、３から２１の整数であり；及び
Ｌｓｍが、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を備えるリンカーであり、且つ０、１、２又は３つの結合基ＣＧをさらに備える）
の１つの構造を有する、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１１４】
Ｗが、ＯＣ１〜６アルキル又はハロである、請求項１１３に記載の方法。
【請求項１１５】
ｎが、７から２１である、請求項１１３に記載の方法。
【請求項１１６】
Ｔが、ＯＣ１〜３アルキル又はハロであり、及び／又はＲは、Ｃ１〜３アルキルである、請求項１１３に記載の方法。
【請求項１１７】
前記反応性部分Ｒｘが、アルキン、アジド、アミン、カルボン酸、ビオチン又はストレプトアビジンである、請求項１１３に記載の方法。
【請求項１１８】
前記第１の修飾試薬が、式Ｉ、式ＩＩＩ又は式ＸＸＸＩＩの構造を有し、前記第１の修飾試薬の表面修飾リガンドが、式Ｘ又は式ＸＩ：
【化１４】
2019523696.tif 000143
（式中、
ＣＧが、結合基であり；
Ｌが、結合又はケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を備えるリンカーであり；
Ｌｓｍ及びＬの和が、存在する場合、前記ＣＧの原子を含まない１から２００個の非水素原子であり；及び
表面接触部分が、前記マイクロ流体デバイスにおける細胞の成長、生存、可搬性又はそれらの任意の組合せを支援するように構成された部分である）
の構造を有する、請求項１１３に記載の方法。
【請求項１１９】
前記表面接触部分が、ポリエチレングリコール、デキストラン部分、タンパク性部分、ポリカルボン酸又はポリリジン部分を備える、請求項１１８に記載の方法。
【請求項１２０】
前記第２の修飾試薬が、下式：
【化１５】
2019523696.tif 000144
（式中、
Ｖ’が、−Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）２又は−Ｓｉ（Ｔ’）２Ｗ’であり；
Ｗ’が、−Ｔ’、−ＳＨ又は−ＮＨ２であり、且つ前記少なくとも１つの内面とともに共有結合を形成するように構成された前記部分であり；
Ｔ’が、独立して、ＯＨ、ＯＣ１〜６アルキル又はハロであり；
Ｒ’が、Ｃ１〜６アルキルであり；
Ｌ’ｆｍが、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を備えるリンカーであり、且つ０又は１つの結合基ＣＧをさらに含み；
Ｒ’ｘが、反応性部分であり；
ｎが、３から２１の整数であり、及び
Ｌ’ｓｍが、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を備えるリンカーであり、且つ０、１、２又は３つの結合基ＣＧをさらに備える）
の１つの構造を有する、請求項１１３に記載の方法。
【請求項１２１】
Ｗ’が、ＯＣ１〜６アルキル又はハロである、請求項１２０に記載の方法。
【請求項１２２】
ｎ’が、７から２１である、請求項１２０に記載の方法。
【請求項１２３】
Ｔ’が、ＯＣ１〜３アルキル又はハロであり、及び／又はＲ’が、Ｃ１〜３アルキルである、請求項１２０に記載の方法。
【請求項１２４】
前記反応性部分Ｒ’ｘが、アルキン、アジド、アミン、カルボン酸、ビオチン又はストレプトアビジンである、請求項１４０〜１４３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２５】
前記第２の修飾試薬が、式Ｉ’、式ＩＩＩ’又は式ＸＸＸＩＩ’の構造を有し、前記第２の修飾試薬の表面修飾リガンド’が、式Ｘ又は式ＸＩ：
【化１６】
2019523696.tif 000145
（式中、
ＣＧが、結合基であり；
Ｌが、結合又はケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を備えるリンカーであり；
Ｌｓｍ及びＬの和が、存在する場合、前記ＣＧの原子を含まない１から２００個の非水素原子であり；及び
表面接触部分が、前記マイクロ流体デバイスにおける細胞の成長、生存、可搬性又はそれらの任意の組合せを支援するように構成された部分である）
の構造を有する、請求項１２０に記載の方法。
【請求項１２６】
前記第２の修飾試薬の前記表面接触部分が、ポリエチレングリコール、デキストラン部分、タンパク性部分、ポリカルボン酸又はポリリジン部分を備える、請求項１２５に記載の方法。
【請求項１２７】
前記第２の修飾試薬の前記表面接触部分が、接着細胞の増殖を支援し、及び／又はその上で培養される接着細胞の取り出しを可能にする、請求項１２５に記載の方法。
【請求項１２８】
前記第１の修飾試薬の前記表面接触部分が、運動性細胞が前記マイクロ流体デバイスの前記フロー領域に入ることを阻害する、請求項１１８に記載の方法。
【請求項１２９】
前記第１の修飾試薬が、式Ｉ、式ＩＩＩ又は式ＸＸＸＩＩの構造を有し、前記第２の修飾試薬が、式ＩＶ’、式ＶＩ’又は式ＸＸＸＩＩＩ’の構造を有する、請求項１２０に記載の方法。
【請求項１３０】
前記第１の修飾試薬が、式ＩＶ、式ＶＩ又は式ＸＸＸＩＩＩの構造を有し、前記第２の修飾試薬が、式Ｉ’、式ＩＩＩ’又は式ＸＸＸＩＩ’の構造を有する、請求項１２０に記載の方法。
【請求項１３１】
前記隔離ペンの前記分離領域内の前記第２の修飾表面が、式ＸＸＸ’、式Ｖ’又は式ＶＩＩ’の構造をそれぞれ有する第２の共有結合表面修飾を備える、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１３２】
前記第２の修飾表面を、式ＸＩＩ
ＲＰ−Ｌ−表面接触部分  式ＸＩＩ
の表面修飾試薬と接触させることと；
前記第２の修飾表面の前記第２の共有結合表面修飾を前記表面修飾試薬と反応させて、前記隔離ペンの前記分離領域内のさらなる修飾表面を形成することと
をさらに含み、式中、
ＲＰが、反応対部分であり；
前記表面接触部分が、細胞の成長、生存、可搬性又はそれらの任意の組合せを支援するように構成された部分であり；及び
Ｌが、リンカーであり、Ｌが、結合又はケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含み、且つ０又は１つの結合基ＣＧをさらに備える、請求項１３１に記載の方法。
【請求項１３３】
前記第２の修飾表面を式ＸＩＩの前記表面修飾試薬と接触させることが、
前記表面修飾試薬を備える溶液を前記フロー領域中に流し込むことと；
前記表面修飾試薬を前記隔離ペンの前記分離領域中に拡散させ、且つ前記第２の修飾表面と接触させることと
を備える、請求項１３２に記載の方法。
【請求項１３４】
前記フロー領域中の前記第１の修飾表面が、式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの構造をそれぞれ有する第１の共有結合表面修飾を備える、請求項１３２に記載の方法。
【請求項１３５】
前記第２の修飾表面を、式ＸＸＸＩＶ
ＲＰ−Ｌｆｍ−反応性部分２  式ＸＸＸＩＶ
の二次機能化試薬と接触させることと；
前記二次機能化試薬を前記第２の修飾表面の前記第２の共有結合表面修飾における反応性部分と反応させて、前記隔離ペンの前記分離領域内のさらなる修飾表面を形成することと
をさらに含み、式中、
ＲＰが、式ＸＸＸ、式Ｖ又は式ＶＩＩの前記反応性部分と反応させるための反応対部分であり；
Ｒｘ２が、前記第２の修飾表面の前記反応性部分と反応しないように選択された反応性部分であり；及び
Ｌｆｍが、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を備えるリンカーであり、且つ０又は１つの結合基ＣＧをさらに備える、請求項１３１に記載の方法。
【請求項１３６】
前記第２の修飾表面を式ＸＸＸＩＶの前記二次機能化試薬と接触させることが、
前記二次機能化試薬を備える溶液を前記フロー領域中に流し込むことと；
前記二次機能化試薬を前記隔離ペンの前記分離領域中に拡散させ、且つ前記第２の修飾表面と接触させることと
を備える、請求項１３５に記載の方法。
【請求項１３７】
前記二次機能化試薬と反応した前記第２の共有結合表面修飾が、それぞれ１つ又は２つのＣＧを備える、請求項１３５又は１３６に記載の方法。
【請求項１３８】
前記フロー領域の前記表面上における前記求核性部分が、水酸化物、アミノ及びチオールから選択され；及び／又は前記隔離ペンの前記表面上における前記求核性部分が、水酸化物、アミノ及びチオールから選択される、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１３９】
前記マイクロ流体回路が、複数の隔離ペンであって、その中に少なくとも１つの第２の修飾表面又はさらなる修飾表面を形成するようにそれぞれ処理された複数の隔離ペンを備える、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１４０】
前記基部及び／又はカバーの内面が、金属、金属酸化物、ガラス、ポリマー又はそれらの任意の組合せである、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１４１】
前記マイクロ流体回路材料が、ポリマーである、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１４２】
前記マイクロ流体回路材料が、ポリジメトキシシラン（ＰＤＭＳ）又は光パターン化可能シリコーン（ＰＰＳ）である、請求項１４１に記載の方法。
【請求項１４３】
前記マイクロ流体デバイスの前記カバーが、前記マイクロ流体回路材料の一体部分である、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１４４】
前記第１の共有結合表面修飾が、前記フロー領域の前記少なくとも１つの表面上に単層を形成し、及び／又は前記第２の共有結合表面修飾が、前記隔離ペンの前記分離領域の前記少なくとも１つの表面上に単層を形成する、請求項１３１又は１３４に記載の方法。
【請求項１４５】
前記第１の修飾表面を形成すること及び／又は前記第２の修飾表面を形成することが、２種類以上のタンパク性部分を導入することを備える、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１４６】
前記マイクロ流体デバイスの前記カバー又は前記基部が、ＤＥＰ構成を備える、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１４７】
前記ＤＥＰ構成が、光学的に作動される、請求項１４６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１６年５月２６日に出願された米国仮特許出願第６２／３４２，１３１号；２０１６年６月３日に出願された米国仮特許出願第６２／３４５，６０３号；２０１６年６月２３日に出願された同第６２／３５３，９３８号；２０１６年１０月２１日に出願された米国仮特許出願第６２／４１１，１９１号；及び２０１６年１０月１９日に出願された米国仮特許出願第６２／４１０，２３８号（これらの開示内容のそれぞれは、全体が参照により本明細書に援用される）の利益を米国特許法第１１９（ｅ）条の下に主張する非仮出願である。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
生物科学及び関連分野において、生体分子及び生物学的微小物体などの生体材料と接触する装置、デバイス及び材料の表面を修飾することが有用であり得る。本発明のある実施形態は、シロキサン試薬、その調製及び生体材料とともに改善又は改変された性能を提供するように表面を修飾するための方法を含む。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
発明の概要
第１の態様において、基部、カバー及びマイクロ流体回路材料であって、その中に流体回路を画定するマイクロ流体回路材料を含むエンクロージャを含むマイクロ流体デバイスであって、基部、カバー及びマイクロ流体回路材料の少なくとも１つの内面は、第１の結合基、及び第１の表面接触部分又は第１の反応性部分である第１の部分を含む第１の共有結合表面修飾を有し；基部、カバー及びマイクロ流体回路材料の少なくとも１つの内面は、第２の結合基、及び第２の表面接触部分又は第２の反応性部分である第２の部分を含む第２の共有結合表面修飾を有し、第１の結合基及び第２の結合基は、互いに異なり、及び／又は第１の部分は、第２の部分と異なる、マイクロ流体デバイスが提供される。ある実施形態において、基部、カバー及びマイクロ流体回路材料の共通の内面は、第１の共有結合表面修飾及び第２の共有結合表面修飾を有する。
【０００４】
別の態様において、基部、カバー及びマイクロ流体回路材料であって、その中に流体回路を画定するマイクロ流体回路材料を有するエンクロージャを含むマイクロ流体デバイスの少なくとも１つの内面上において、共有結合的に修飾された表面を形成する方法であって、少なくとも１つの内面を第１の修飾試薬及び第２の修飾試薬と接触させることと；第１の修飾試薬を少なくとも１つの内面上における第１の求核性部分と反応させることと；第２の修飾試薬を少なくとも１つの内面の第２の求核性部分と反応させることと；第１の結合基と、第１の表面接触部分又は第１の反応性部分である第１の部分とを含む第１の共有結合表面修飾、及び第２の結合基と、第２の表面接触部分又は第２の反応性部分である第２の部分とを含む第２の共有結合表面修飾を含む少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面を形成することとを含み、第１の結合基は、第２の結合基と異なり、又は第１の部分は、第２の部分と異なる、方法である。ある実施形態において、第１の共有結合表面修飾及び第２の共有結合表面修飾は、基部、カバー及びマイクロ流体回路材料の共通の内面上に形成され得る。
【０００５】
別の態様において、異なる共有結合的に修飾された表面をマイクロ流体デバイス内で位置選択的に形成するための方法が提供される。マイクロ流体デバイスは、基部、カバー及びマイクロ流体回路材料であって、その中にマイクロ流体回路を画定するマイクロ流体回路材料を有するエンクロージャを含むことができ、マイクロ流体回路は、フロー領域及び隔離ペンを含み、隔離ペンは、分離領域及び接続領域を含み、接続領域は、フロー領域への基端開口部を含み、且つ分離領域をフロー領域に流体接続する。本方法は、第１の修飾試薬が隔離ペンの分離領域に入らないような条件下で第１の修飾試薬をフロー領域に通して流す工程と；第１の修飾試薬をフロー領域の少なくとも１つの表面上の求核性部分と反応させ、それによりフロー領域内に第１の修飾表面を形成する工程であって、第１の修飾表面は、隔離ペンの分離領域に延在しない、工程と；第２の修飾試薬が隔離ペンの分離領域に入るような条件下で第２の修飾試薬をフロー領域に通して流す工程と；第２の修飾試薬を隔離ペンの分離領域の少なくとも１つの表面上の求核性部分と反応させ、それにより隔離ペンの分離領域内に第２の修飾表面を形成する工程とを含み得る。典型的に、第１の修飾試薬は、第２の修飾試薬と同じ構造を有さない。
【０００６】
別の態様において、本明細書に記載されるマイクロ流体デバイスを含むキットが提供される。キットは、式ＸＩＩ：
ＲＰ−Ｌ−表面接触部分  式ＸＩＩ
の構造を有する表面修飾試薬をさらに含み得、式中、ＲＰは、反応対部分であり；表面接触部分は、細胞の成長、生存、可搬性（portability）又はそれらの任意の組合せを支援するように構成された部分であり；Ｌは、リンカーであり、Ｌは、結合又はケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子であり得、且つ０又は１つの結合基ＣＧをさらに含み得る。
【０００７】
別の態様において、式ＸＩＩＩ：
【化１】
2019523696.tif 000003
の構造を有する化合物が提供され、式中、ｈは、１から１９の整数であり、及びＲは、独立して、Ｈ及びＣ１〜Ｃ６アルキルからなる群から選択される。ある実施形態において、ｈは、５から１９である。
【０００８】
さらに別の態様において、式ＸＩＩＩ：
【化２】
2019523696.tif 000004
の構造を有する化合物を合成する方法であって、触媒又は開始剤の存在下において、下式：
【化３】
2019523696.tif 000005
の構造を有する化合物を、式ＨＳｉ（ＯＲ）３の構造を有する化合物と反応させ、それにより式ＸＩＩＩ（式中、ｈは、１から１９の整数であり、及びＲのそれぞれは、独立して、Ｈ又はＣ１からＣ６アルキルである）の化合物を生成することを含む方法が提供される。
【０００９】
さらなる態様において、式ＩＶ：
【化４】
2019523696.tif 000006
（式中、ｎは、３から２１の整数であり、及びＲは、独立して、Ｈ又はＣ１からＣ６アルキルである）
の構造を有する化合物が提供される。ある実施形態において、ｎは、９、１４又は１６である。
【００１０】
別の態様において、式ＩＶ：
【化５】
2019523696.tif 000007
の化合物を合成する方法であって、式ＸＩＩＩ：
【化６】
2019523696.tif 000008
（式中、ｈは、１から１９である）
の構造を有する化合物をアジ化物イオンと反応させ、それにより式ＩＶ（式中、ｎは、３から２１であり、及びＲは、Ｈ又はＣ１〜Ｃ６アルキルである）の化合物を生成する工程を含む方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
図面の簡単な説明
【図１Ａ】本開示のある実施形態に係るマイクロ流体デバイス及び関連する制御機器とともに使用するためのシステムの例を示す。
【図１Ｂ】本開示のある実施形態に係るマイクロ流体デバイスを示す。
【図１Ｃ】本開示のある実施形態に係るマイクロ流体デバイスを示す。
【図２Ａ】本開示のある実施形態に係る分離ペンを示す。
【図２Ｂ】本開示のある実施形態に係る分離ペンを示す。
【図２Ｃ】本開示のある実施形態に係る詳細な隔離ペンを示す。
【図２Ｄ】本開示のある他の実施形態に係る隔離ペンを示す。
【図２Ｅ】本開示のある他の実施形態に係る隔離ペンを示す。
【図２Ｆ】本開示のある他の実施形態に係る隔離ペンを示す。
【図２Ｇ】本開示の一実施形態に係るマイクロ流体デバイスを示す。
【図２Ｈ】本開示の一実施形態に係るマイクロ流体デバイスの被覆表面を示す。
【図３Ａ】本開示のある実施形態に係るマイクロ流体デバイス及び関連する制御機器とともに使用するためのシステムの具体例を示す。
【図３Ｂ】本開示のある実施形態に係るイメージングデバイスを示す。
【図４】本開示のある実施形態に係る修飾されたマイクロ流体回路材料についてのＦＴＩＲスペクトルのグラフ表示である。
【図５Ａ】本開示のある実施形態に係る修飾表面についてのオーバーレイＦＴＩＲのグラフ表示である。
【図５Ｂ】本開示のある実施形態に係る修飾表面についてのオーバーレイＦＴＩＲのグラフ表示である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態に係る細胞培養の写真表示である。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態に係る細胞取り出し（cell unpenning）の写真表示である。
【図７Ａ】本発明の別の実施形態に係る細胞培養の写真表示である。
【図７Ｂ】本発明の別の実施形態に係る細胞取り出しの写真表示である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
発明の詳細な説明
本明細書は、本開示の例示的な実施形態及び適用を記載する。しかしながら、本開示は、これらの例示的な実施形態及び適用、又は例示的な実施形態及び適用が動作する様式若しくは本明細書に記載される様式に限定されない。さらに、図は、簡略図又は部分図を示し得、図中の要素の寸法は、誇張されているか又は縮尺どおりではないことがある。さらに、「上」、「取り付けられる」、「接続される」、「連結される」という用語又は同様の語は、本明細書において使用される際、１つの要素（例えば、材料、層、基板など）が、１つの要素が直接他の要素上にあるか、それに取り付けられるか、接続されるか若しくは連結されるか、又は１つの要素と他の要素との間に１つ又は複数の介在要素があるかにかかわらず、別の要素「上」にあるか、「取り付けられる」か、「接続される」か、又は「連結される」ことができる。また、文脈上、別段の指示がない限り、方向（例えば、上方、下方、上部、底部、側部、上に、下に、下の、上の、上側、下側、水平、垂直、「ｘ」、「ｙ」、「ｚ」など）は、提供される場合、相対的なものであり、限定としてではなく、単に例として且つ例示及び説明を容易にするために提供される。さらに、要素のリスト（例えば、要素ａ、ｂ、ｃ）が参照される場合、このような参照は、列挙される要素自体のいずれか１つ、列挙される要素の全て未満の任意の組合せ、及び／又は列挙される要素の全ての組合せを含むことが意図される。本明細書における項の分割は、単に検討を容易にするためのものであり、説明される要素のいかなる組合せも限定しない。
【００１３】
マイクロ流体特徴の寸法がある幅又は面積を有するものとして記載される場合、寸法は、典型的に、ｘ軸及び／又はｙ軸寸法（両方ともマイクロ流体デバイスの基板及び／又はカバーに平行な面内にある）に対して記載される。マイクロ流体特徴の高さは、マイクロ流体デバイスの基板及び／又はカバーに平行な面と垂直なｚ軸方向に対して記載され得る。場合により、チャネル又は通路などのマイクロ流体特徴の断面積は、ｘ軸／ｚ軸、ｙ軸／ｚ軸又はｘ軸／ｙ軸の面積に関連したものであり得る。
【００１４】
本明細書において使用される際、「実質的に」は、意図される目的のために機能するのに十分であることを意味する。したがって、「実質的に」という用語は、当業者によって予測され得るが、全体的な性能にそれほど影響しないような、絶対的又は完全な状態、寸法、測定、結果などからの小さいわずかな変動を許容する。数値として表され得る数値又はパラメータ又は特徴に関して使用される場合、「実質的に」は、１０パーセント以内を意味する。
【００１５】
「１つ」という用語は、２つ以上を意味する。本明細書において使用される際、「複数」という用語は、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又はそれを超えるものであり得る。
【００１６】
本明細書において使用される際、「アルキル」は、１から６個の炭素原子を有する（例えば、Ｃ１〜Ｃ６アルキル）、不飽和を含まない、炭素及び水素原子のみからなる直鎖状又は分枝鎖状炭化水素鎖ラジカルを指す。アルキルが本明細書に出現するときには常に、「１から６」などの数値範囲は、所与の範囲内の各整数を指し、例えば、「１から６個の炭素原子」は、アルキル基が１個の炭素原子、２個の炭素原子、３個の炭素原子などの最大で６個の（６個を含む）炭素原子からなり得ることを意味するが、本定義は、数値範囲が示されていない「アルキル」という用語の出現も包含する。ある実施形態において、アルキルは、Ｃ１〜Ｃ３アルキル基である。典型的なアルキル基としては、決して限定はされないが、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソ−ブチル、ｓｅｃ−ブチルイソブチル、第三級ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ヘキシルなどが挙げられる。アルキルは、単結合、例えばメチル（Ｍｅ）、エチル（Ｅｔ）、ｎ−プロピル、１−メチルエチル（イソ−プロピル）、ｎ−ブチル、ｎ−ペンチル、１，１−ジメチルエチル（ｔ−ブチル）、ヘキシルなどにより、分子の残りの部分に結合される。
【００１７】
本明細書において特に別段の記載がない限り、アルキル基は、独立して、アリール、アリールアルキル、ヘテロアリール、ヘテロアリールアルキル、ヒドロキシ、ハロ、シアノ、トリフルオロメチル、トリフルオロメトキシ、ニトロ、トリメチルシラニル、−ＯＲ’、−ＳＲ’、−ＯＣ（Ｏ）−Ｒ’、−Ｎ（Ｒ’）２、−Ｃ（Ｏ）Ｒ’、−Ｃ（Ｏ）ＯＲ’、−ＯＣ（Ｏ）Ｎ（Ｒ’）２、−Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒ’）２、−Ｎ（Ｒ’）Ｃ（Ｏ）ＯＲ’、−Ｎ（Ｒ’）Ｃ（Ｏ）Ｒ’、−Ｎ（Ｒ’）Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒ’）２、Ｎ（Ｒ’）Ｃ（ＮＲ’）Ｎ（Ｒ’）２、−Ｎ（Ｒ’）Ｓ（Ｏ）ｔＲ’（ここで、ｔは、１又は２である）、−Ｓ（Ｏ）ｔＯＲ’（ここで、ｔは、１又は２である）、−Ｓ（Ｏ）ｔＮ（Ｒ’）２（ここで、ｔは、１又は２である）又はＰＯ３（Ｒ’）２である１つ又は複数の置換基で任意選択的に置換され得、ここで、各Ｒ’は、独立して、水素、アルキル、フルオロアルキル、アリール、アラルキル、ヘテロシクロアルキル又はヘテロアリールである。
【００１８】
本明細書において言及される際、フッ素化アルキル部分は、アルキル部分の１つ又は複数の水素がフルオロ置換基で置換されたアルキル部分である。過フッ素化アルキル部分は、アルキル部分に結合された全ての水素がフルオロ置換基で置換されている。
【００１９】
本明細書において言及される際、「ハロ」部分は、ブロモ、クロロ又はフルオロ部分である。
【００２０】
本明細書において言及される際、「オレフィン性」化合物は、「アルケン」部分を含有する有機分子である。アルケン部分は、少なくとも２個の炭素原子及び少なくとも１つの炭素−炭素二重結合からなる基を指す。分子の非アルケン部分は、任意の種類の有機分子であり得、ある実施形態において、アルキル又はフッ素化（限定はされないが、過フッ素化を含む）アルキル部分を含み得、そのいずれかがさらに置換され得る。
【００２１】
本明細書において使用される際、「空気」は、地球の大気中で優勢なガスの組成物を指す。４つの最も豊富なガスは、窒素（典型的に、約７８体積％、例えば約７０〜８０％の範囲の濃度で存在する）、酸素（典型的に、海面位で約２０．９５体積％、例えば約１０％から約２５％の範囲で存在する）、アルゴン（典型的に、約１．０体積％、例えば約０．１％から約３％の範囲で存在する）及び二酸化炭素（典型的に、約０．０４％、例えば約０．０１％から約０．０７％の範囲で存在する）である。空気は、メタン、亜酸化窒素又はオゾンなどの他の微量ガス、花粉、ディーゼル微粒子などの微量汚染物質及び有機材料を有し得る。空気は、水蒸気（典型的に、約０．２５％で存在するか、又は約１０ｐｐｍから約５体積％の範囲で存在し得る）を含み得る。空気は、ろ過され、制御された組成物として培養実験において使用するために提供され得、本明細書に記載されるように調整され得る。
【００２２】
本明細書において使用される際、「複数」という用語は、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又はそれを超えるものであり得る。
【００２３】
本明細書において使用される際、「配置される」という用語は、その意味内に「位置する」を包含する。
【００２４】
本明細書において使用される際、「マイクロ流体デバイス」又は「マイクロ流体装置」は、流体を保持するように構成された１つ又は複数の個別のマイクロ流体回路を含むデバイスであり、各マイクロ流体回路は、限定はされないが、領域、流路、チャネル、チャンバ及び／又はペンを含む、互いに流体接続された回路素子、並びに流体（及び任意選択的に流体中で懸濁された微小物体）をマイクロ流体デバイス内及び／又は外に流すように構成された少なくとも１つのポートから構成される。典型的に、マイクロ流体デバイスのマイクロ流体回路は、マイクロ流体チャネル及び少なくとも１つのチャンバを含み得るフロー領域を含み、約１ｍＬ未満、例えば約７５０、５００、２５０、２００、１５０、１００、７５、５０、２５、２０、１５、１０、９、８、７、６、５、４、３又は２μＬ未満の体積の流体を保持する。特定の実施形態において、マイクロ流体回路は、約１〜２、１〜３、１〜４、１〜５、２〜５、２〜８、２〜１０、２〜１２、２〜１５、２〜２０、５〜２０、５〜３０、５〜４０、５〜５０、１０〜５０、１０〜７５、１０〜１００、２０〜１００、２０〜１５０、２０〜２００、５０〜２００、５０〜２５０又は５０〜３００μＬを保持する。マイクロ流体回路は、マイクロ流体デバイスにおいて第１のポート（例えば、入口）と流体接続される第１の端部、及びマイクロ流体デバイスにおいて第２のポート（例えば、出口）と流体接続される第２の端部を有するように構成され得る。
【００２５】
本明細書において使用される際、「ナノ流体デバイス」又は「ナノ流体装置」は、約１μＬ未満、例えば約７５０、５００、２５０、２００、１５０、１００、７５、５０、２５、２０、１５、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、１ｎＬ未満又はそれを下回る体積の流体を保持するように構成された少なくとも１つの回路素子を含むマイクロ流体回路を有するタイプのマイクロ流体デバイスである。ナノ流体デバイスは、複数の回路素子（例えば、少なくとも２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、５０、７５、１００、１５０、２００、２５０、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１５００、２０００、２５００、３０００、３５００、４０００、４５００、５０００、６０００、７０００、８０００、９０００、１０，０００個又はそれを超える）を含み得る。特定の実施形態において、少なくとも１つの回路素子の１つ又は複数（例えば、全て）は、約１００ｐＬから１ｎＬ、１００ｐＬから２ｎＬ、１００ｐＬから５ｎＬ、２５０ｐＬから２ｎＬ、２５０ｐＬから５ｎＬ、２５０ｐＬから１０ｎＬ、５００ｐＬから５ｎＬ、５００ｐＬから１０ｎＬ、５００ｐＬから１５ｎＬ、７５０ｐＬから１０ｎＬ、７５０ｐＬから１５ｎＬ、７５０ｐＬから２０ｎＬ、１から１０ｎＬ、１から１５ｎＬ、１から２０ｎＬ、１から２５ｎＬ又は１から５０ｎＬの体積の流体を保持するように構成される。他の実施形態において、少なくとも１つの回路素子の１つ又は複数（例えば、全て）は、約２０ｎＬから２００ｎＬ、１００から２００ｎＬ、１００から３００ｎＬ、１００から４００ｎＬ、１００から５００ｎＬ、２００から３００ｎＬ、２００から４００ｎＬ、２００から５００ｎＬ、２００から６００ｎＬ、２００から７００ｎＬ、２５０から４００ｎＬ、２５０から５００ｎＬ、２５０から６００ｎＬ又は２５０から７５０ｎＬの体積の流体を保持するように構成される。
【００２６】
マイクロ流体デバイス又はナノ流体デバイスは、本明細書において「マイクロ流体チップ」若しくは「チップ」又は「ナノ流体チップ」若しくは「チップ」と呼ばれ得る。
【００２７】
本明細書において使用される際の「マイクロ流体チャネル」又は「フローチャネル」は、水平及び垂直寸法の両方より著しく長い長さを有するマイクロ流体デバイスのフロー領域を指す。例えば、フローチャネルは、水平又は垂直寸法のいずれかの長さの少なくとも５倍、例えば少なくとも１０倍の長さ、少なくとも２５倍の長さ、少なくとも１００倍の長さ、少なくとも２００倍の長さ、少なくとも５００倍の長さ、少なくとも１，０００倍の長さ、少なくとも５，０００倍の長さ又はそれを超える長さであり得る。ある実施形態において、フローチャネルの長さは、約１００，０００μｍから約５００，０００μｍ（その間の任意の値を含む）である。ある実施形態において、水平寸法は、約１００μｍから約１０００μｍ（例えば、約１５０から約５００μｍ）であり、垂直寸法は、約２５μｍから約２００μｍ、（例えば、約４０から約１５０μｍ）である。フローチャネルは、マイクロ流体デバイスにおいて様々な異なる空間形状を有し得、したがって完全に線形の要素に限定されないことが留意される。例えば、フローチャネルは、以下の形状：曲線、湾曲、らせん形、傾斜、下降、フォーク形（例えば、複数の異なる流路）及びそれらの任意の組合せを有する１つ又は複数の部分であり得るか、又はそれを含み得る。さらに、フローチャネルは、その経路に沿って異なる断面積を有し、拡大及び収縮して、所望の流体フローを中に提供し得る。フローチャネルは、弁を含み得、弁は、マイクロ流体工学の技術分野において公知の任意のタイプのものであり得る。弁を含むマイクロ流体チャネルの例が米国特許第６，４０８，８７８号及び同第９，２２７，２００号に開示されており、これらのそれぞれは、全体が参照により本明細書に援用される。
【００２８】
本明細書において使用される際、「障害物」という用語は、一般に、マイクロ流体デバイスにおける２つの異なる領域又は回路素子間の標的微小物体の移動を部分的に（完全にではなく）妨げるのに十分に大きい凹凸（bump）又は同様のタイプの構造を指す。２つの異なる領域／回路素子は、例えば、マイクロ流体隔離ペン及びマイクロ流体チャネル、又はマイクロ流体隔離ペンの接続領域及び分離領域であり得る。
【００２９】
本明細書において使用される際、「狭窄」という用語は、一般に、マイクロ流体デバイスにおける回路素子（又は２つの回路素子間の境界面）の幅の狭窄を指す。狭窄は、例えば、マイクロ流体隔離ペンとマイクロ流体チャネルとの間の境界面又はマイクロ流体隔離ペンの分離領域と接続領域との間の境界面に位置し得る。
【００３０】
本明細書において使用される際、「透明」という用語は、可視光が透過する際に光を実質的に変更せずに可視光を透過させる材料を指す。
【００３１】
本明細書において使用される際、「微小物体」という用語は、一般に、本開示に従って分離及び／又は操作され得る任意の微視的物体を指す。微小物体の非限定的な例としては、微粒子；マイクロビーズ（例えば、ポリスチレンビーズ、Luminex（商標）ビーズなど）；電磁ビーズ；微小ロッド；微小ワイヤ；量子ドットなどの無生物微小物体；細胞；生体細胞小器官；小胞若しくは複合体；合成小胞；リポソーム（例えば、合成であるか又は膜標本に由来する）；脂質ナノラフト（nanoraft）などの生体微小物体；又は無生物微小物体及び生体微小物体の組合せ（例えば、細胞に付着したマイクロビーズ、リポソーム被覆マイクロビーズ、リポソーム被覆電磁ビーズなど）が挙げられる。ビーズは、蛍光標識、タンパク質、炭水化物、抗原、小分子シグナル伝達部分又はアッセイに使用可能な他の化学／生物種などの共有若しくは非共有結合された部分／分子を含み得る。脂質ナノラフトは、例えば、Ritchie et al.(2009)“Reconstitution of Membrane Proteins in Phospholipid Bilayer Nanodiscs”, Methods Enzymol., 464:211-231に記載されている。
【００３２】
本明細書において使用される際、「細胞」という用語は、「生体細胞」という用語と同義的に使用される。生体細胞の非限定的な例としては、真核細胞、植物細胞、動物細胞、例えば哺乳動物細胞、爬虫類細胞、鳥類細胞、魚類細胞など、原核細胞、細菌細胞、真菌細胞、原生動物細胞など、組織、例えば筋肉、軟骨、脂肪、皮膚、肝臓、肺、神経組織などから解離された細胞、免疫細胞、例えばＴ細胞、Ｂ細胞、ナチュラルキラー細胞、マクロファージなど、胚（例えば、接合子）、卵母細胞、卵子、精子細胞、ハイブリドーマ、培養細胞、細胞株からの細胞、癌細胞、感染細胞、トランスフェクト及び／又は形質転換細胞、レポーター細胞などが挙げられる。哺乳動物細胞は、例えば、ヒト、マウス、ラット、ウマ、ヤギ、ヒツジ、ウシ、霊長類などに由来し得る。
【００３３】
生体細胞のコロニーは、生殖可能なコロニー内の生細胞の全てが単一の親細胞に由来する娘細胞である場合、「クローン」である。特定の実施形態において、クローンコロニー内の全ての娘細胞は、１０以下の分割によって単一の親細胞に由来する。他の実施形態において、クローンコロニー内の全ての娘細胞は、１４以下の分割によって単一の親細胞に由来する。他の実施形態において、クローンコロニー内の全ての娘細胞は、１７以下の分割によって単一の親細胞に由来する。他の実施形態において、クローンコロニー内の全ての娘細胞は、２０以下の分割によって単一の親細胞に由来する。「クローン細胞」という用語は、同じクローンコロニーの細胞を指す。
【００３４】
本明細書において使用される際、生体細胞の「コロニー」は、２つ以上の細胞（例えば、約２から約２０、約４から約４０、約６から約６０、約８から約８０、約１０から約１００、約２０から約２００、約４０から約４００、約６０から約６００、約８０から約８００、約１００から約１０００個又は１０００個を超える細胞）を指す。
【００３５】
本明細書において使用される際、「細胞を維持する」という用語は、流体成分及び気体成分の両方を含み、任意選択的に、細胞の生存及び／又は増殖を保持するのに必要な条件を提供する表面を含む環境を提供することを指す。
【００３６】
本明細書において使用される際、「増殖」という用語は、細胞に言及する場合、細胞数の増加を指す。
【００３７】
本明細書において言及される際、「ガス透過性」は、材料又は構造が酸素、二酸化炭素又は窒素の少なくとも１つに透過性であることを意味する。ある実施形態において、ガス透過性材料又は構造は、酸素、二酸化炭素及び窒素の２つ以上に透過性であり、さらにこれらのガスの３つ全てに透過性であり得る。
【００３８】
流体培地の「成分」は、溶媒分子、イオン、小分子、抗生物質、ヌクレオチド及びヌクレオシド、核酸、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、糖、炭水化物、脂質、脂肪酸、コレステロール、代謝産物などを含む、培地中に存在する任意の化学又は生化学分子である。
【００３９】
流体培地に関して本明細書において使用される際、「拡散する」及び「拡散」は、濃度勾配の低い方への流体培地の成分の熱力学的移動を指す。
【００４０】
「培地のフロー」という語句は、拡散以外の任意の機構に主に起因する流体培地のバルク移動を意味する。例えば、培地のフローは、地点間の圧力差に起因するある地点から別の地点への流体培地の移動を含み得る。このようなフローは、液体の連続、パルス状、周期的、ランダム、断続的若しくは往復フロー又はそれらの任意の組合せを含み得る。１つの流体培地が別の流体培地に流入する場合、培地の乱流及び混合が生じ得る。
【００４１】
「実質的にフローがない」という語句は、経時的に平均される場合、流体培地内への又は流体培地内の材料（例えば、対象とする分析物）の成分の拡散速度未満である流体培地の流量を指す。このような材料の成分の拡散速度は、例えば、温度、成分のサイズ及び成分と流体培地との間の相互作用の強度に左右され得る。
【００４２】
マイクロ流体デバイス内の異なる領域に関して本明細書において使用される際、「流体接続される」という語句は、異なる領域に流体培地などの流体が実質的に充填される場合、領域のそれぞれの中の流体が単一の流体を形成するように接続されることを意味する。これは、異なる領域内の流体（又は流体培地）が必ずしも同一の組成であることを意味しない。むしろ、溶質がそれらのそれぞれの濃度勾配を低下させ、及び／又は流体がデバイスを通って流れるため、マイクロ流体デバイスの異なる流体接続される領域内の流体は、流束内で異なる組成（例えば、タンパク質、炭水化物、イオン又は他の分子などの異なる濃度の溶質）を有し得る。
【００４３】
本明細書において使用される際、「流路」は、培地のフローの軌道を画定し、それに曝される１つ又は複数の流体接続された回路素子（例えば、チャネル、領域、チャンバなど）を指す。したがって、流路は、マイクロ流体デバイスの掃引領域の例である。他の回路素子（例えば、非掃引領域）は、流路の培地のフローに曝されずに、流路を含む回路素子と流体接続され得る。
【００４４】
本明細書において使用される際、「微小物体を分離する」は、マイクロ流体デバイス内の画定された領域に微小物体を閉じ込める。
【００４５】
マイクロ流体（又はナノ流体）デバイスは、「掃引」領域及び「非掃引」領域を含み得る。本明細書において使用される際、「掃引」領域は、マイクロ流体回路の１つ又は複数の互いに流体接続された回路素子から構成され、これらの回路素子のそれぞれは、流体がマイクロ流体回路を通って流れるとき、培地のフローを受ける。掃引領域の回路素子は、例えば、領域、チャネル及びチャンバの全て又は部分を含み得る。本明細書において使用される際、「非掃引」領域は、マイクロ流体回路の１つ又は複数の互いに流体接続された回路素子から構成され、これらの回路素子のそれぞれは、流体がマイクロ流体回路を通って流れるとき、流体の流束を実質的に受けない。流体接続が、拡散を可能にするが、掃引領域と非掃引領域との間の培地のフローを実質的に可能にしないように構造化される場合、非掃引領域は、掃引領域に流体接続され得る。したがって、マイクロ流体デバイスは、掃引領域と非掃引領域との間の拡散的流体連通のみを実質的に可能にしながら、掃引領域内の培地のフローから非掃引領域を実質的に分離するように構造化され得る。例えば、マイクロ流体デバイスのフローチャネルが掃引領域の例である一方、マイクロ流体デバイスの分離領域（以下にさらに詳細に説明される）が非掃引領域の例である。
【００４６】
本明細書において使用される際、流体培地フローの「非掃引」速度は、隔離ペンの分離領域内の第２の流体培地の成分をフロー領域内の第１の流体培地中に拡散させ、及び／又は第１の流体培地の成分を分離領域内の第２の流体培地中に拡散させるのに十分な流量を意味し、さらに、第１の培地は、分離領域に実質的に流入しない。
【００４７】
表面修飾。生体材料の操作及び貯蔵のための材料、デバイス及び／又は装置の表面は、限定はされないが、微小物体（限定はされないが、生体細胞などの生物学的微小物体を含む）、生体分子、生体分子又は生物学的微小物体のフラグメント及びそれらの任意の組合せを含み得る、このような材料との短期間及び／又は長期間の接触のために最適化されていない天然の特性を有し得る。１つ又は複数の生体材料と接触する天然の表面に関連する１つ又は複数の望ましくない現象を低減するために、材料、デバイス又は装置の１つ又は複数の表面を修飾することが有用であり得る。他の実施形態において、所望の特徴を表面に導入し、それにより、材料、デバイス及び／又は装置の取り扱い、操作又は処理能力を拡大するために、材料、デバイス及び／又は装置の表面特性を強化することが有用であり得る。そのために、望ましくない特性を低減するか、又は望ましい特性を導入するために表面を修飾し得る分子が必要とされる。
【００４８】
基部、カバー及びマイクロ流体回路材料であって、その中に流体回路を画定するマイクロ流体回路材料を含むエンクロージャを有するマイクロ流体デバイスであって、基部、カバー及びマイクロ流体回路材料の少なくとも１つの内面は、第１の結合基、及び第１の表面接触部分又は第１の反応性部分である第１の部分を含む第１の共有結合表面修飾を有し；基部、カバー及びマイクロ流体回路材料の少なくとも１つの内面は、第２の結合基、及び第２の表面接触部分又は第２の反応性部分である第２の部分を含む第２の共有結合表面修飾を有し、第１の結合基及び第２の結合基は、互いに異なり、又は第１の共有結合部分は、第２の共有結合部分と異なる、マイクロ流体デバイスが本明細書に記載される。第１の表面修飾は、共有結合的に修飾された表面であり得、第２の表面修飾は、機能化表面であり得る。他の実施形態において、第１の表面修飾は、第１の共有結合的に修飾された表面であり得、第２の表面修飾は、異なる結合基又は異なる表面修飾リガンドのいずれかを有する第２の共有結合的に修飾された表面であり得る。
【００４９】
修飾試薬：表面修飾化合物。様々な実施形態において、表面修飾化合物は、それが結合される表面を共有結合的に修飾するアルキル部分などの非ポリマー部分、フルオロアルキル部分（限定はされないが、パーフルオロアルキル部分を含む）などの置換アルキル部分又はアルキレンオキシド部分、アミノ酸部分、アルコール部分、アミノ部分、カルボン酸部分、ホスホン酸部分、スルホン酸部分、スルファミン酸部分若しくはサッカリド部分であり得る表面修飾リガンドを含み得る。表面修飾化合物は、式１に概略的に示されるように、表面修飾リガンドを表面に共有結合する基である結合部分も含む。表面の組成に応じて、結合部分は、−Ｓｉ（Ｔ）２Ｗなどのケイ素含有部分であり得、ここで、Ｗは、−Ｔ、−ＳＨ又は−ＮＨ２であり；Ｔは、独立して、ＯＨ、ＯＣ１〜６アルキル若しくはハロ又はそれらの組合せ；ホスホン酸部分又はその活性化形態、マレイミド部分、末端オレフィン、或いは当該技術分野において公知の任意の好適な結合部分である。表面修飾リガンドは、結合基ＬＧを介して共有結合的に修飾された表面に結合され、これは、結合部分と表面の官能基との反応の生成物（水酸化物、酸化物、アミン又は硫黄を含む）である。結合基ＬＧは、シロキシ、ホスホネート、硫化アルキルなどを含み得る。ある実施形態において、結合基ＬＧは、シロキシ又はホスホネート基であり得る。
【００５０】
式１。
【化７】
2019523696.tif 000009
【００５１】
ある実施形態において、表面修飾化合物は、式ＸＸＸＩＩ：
Ｖ−Ｌｓｍ−表面修飾リガンド  式ＸＸＸＩＩ
の構造を有し、式中、結合部分Ｖは、−Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）２又は−Ｓｉ（Ｔ）２Ｗであり；Ｗは、−Ｔ、−ＳＨ又は−ＮＨ２であり、且つ表面に結合するように構成された部分であり；Ｔのそれぞれは、独立して、ＯＨ、ＯＣ１〜６アルキル又はハロである。Ｌｓｍは、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含むリンカーであり、且つ０、１、２、３又は４つの結合基ＣＧをさらに含む。ＣＧを形成する非水素原子の数は、Ｌｓｍのサイズに含まれず、Ｌｓｍのサイズによって限定されない。表面修飾リガンドは、０、１、２又は３つのＣＧを含み得る。
【００５２】
ある実施形態において、式ＸＸＸＩＩの表面修飾化合物は、式Ｉ：
Ｖ−（ＣＨ２）ｎ−表面修飾リガンド  式Ｉ
の化合物であり得、式中、結合部分Ｖは、−Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）Ｑ−又は−Ｓｉ（Ｔ）２Ｗであり；Ｗは、−Ｔ、−ＳＨ又は−ＮＨ２であり、且つ表面に結合するように構成された部分であり；Ｑは、−ＯＨであり、且つ表面に結合するように構成された部分であり；及びｎは、約３〜２１の整数である。ある実施形態において、ｎは、約７から２１の整数である。Ｔのそれぞれは、独立して、ＯＨ、ＯＣ１〜６アルキル又はハロであり、ここで、アルキルとしては、限定はされないが、メチル、エチル、ｎ−プロピル、２−プロピル、ｎ−ブチルなどが挙げられる。ある実施形態において、Ｔは、ＯＨ、ＯＣ１〜３アルキル又はＣｌである。表面修飾リガンドは、０、１、２又は３つのＣＧを含み得る。
【００５３】
ある実施形態において、式Ｉの化合物は、式ＩＩ：
【化８】
2019523696.tif 000010
の構造を有する化合物であり、式中、Ｗ、Ｔ及びｎは、式Ｉについて上に定義されるとおりである。表面修飾リガンドは、０、１、２又は３つのＣＧを含み得る。
【００５４】
他の実施形態において、式Ｉの化合物は、式ＩＩＩ：
【化９】
2019523696.tif 000011
の化合物であり、式中、Ｒは、Ｃ１〜６アルキルであり、及びｎは、３〜２１の整数である。表面修飾リガンドは、０、１、２又は３つのＣＧを含み得る。
【００５５】
本明細書に記載される、マイクロ流体デバイスの内面の表面を共有結合的に修飾するのに使用される表面修飾化合物は、生体細胞の成長、生存又は可搬性を支援する、表面接触部分を有する表面修飾リガンドを導入する。表面接触部分を含む表面修飾リガンドは、アニオン性、カチオン性若しくは両性イオン性部分又はそれらの任意の組合せを含み得る。理論によって制約されることを意図していないが、マイクロ流体デバイスのエンクロージャの内面においてカチオン性部分、アニオン性部分及び／又は両性イオン性部分を提示することにより、共有結合的に修飾された表面の表面修飾リガンドは、得られる水和水が、非生体分子（例えば、基板のケイ素及び／又は酸化ケイ素）との相互作用から生物学的微小物体を隔てる層（又は「シールド」）としての役割を果たすように、水分子とともに強い水素結合を形成し得る。さらに、共有結合的に修飾された表面がコーティング剤とともに使用される実施形態において、表面修飾リガンドの表面接触部分のアニオン、カチオン及び／又は両性イオンは、エンクロージャにおいて培地（例えば、生体細胞を支持するためのコーティング溶液及び／又は流体培地）中に存在する非共有結合的なコーティング剤（例えば、溶液中のタンパク質）の荷電部分とともにイオン結合を形成し得る。他の実施形態において、表面修飾リガンドは、２つ以上のタイプのアミノ酸を含み得る少なくとも１つのアミノ酸を含み得る。したがって、表面修飾リガンドは、ペプチド又はタンパク質を含み得る。ある実施形態において、表面修飾リガンドは、細胞の成長、生存、可搬性又はそれらの任意の組合せを支援するために両性イオン性表面を提供し得るアミノ酸を含み得る。
【００５６】
さらに他の実施形態において、表面修飾リガンドは、限定はされないが、少なくとも１つのアルキレンオキシド部分を含む、そのエンクロージャ−の対向末端における親水性表面接触部分を示し得る。１つの有用な種類のアルキレンエーテル含有ポリマーは、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ  Ｍｗ＜１００，０００Ｄａ）である。ある実施形態において、ＰＥＧは、約１００Ｄａ、３００Ｄａ、５００Ｄａ、１０００Ｄａ又は５０００ＤａのＭｗを有し得る。他の実施形態において、親水性表面修飾リガンドは、１つ又は複数のサッカリドを含み得る。共有結合されたサッカリドは、単糖、二糖又は多糖であり得る。上述される荷電部分と同様に、親水性表面修飾リガンドは、得られる水和水が、非生体分子（例えば、基板のケイ素及び／又は酸化ケイ素）との相互作用から生物学的微小物体を隔てる層（又は「シールド」）としての役割を果たすように、水分子とともに強い水素結合を形成し得る。
【００５７】
表面修飾リガンドは、表面接触部分として１つ又は複数のアミノ基を代わりに含み得る。アミノ基は、置換アミン部分、グアニジン部分、窒素含有複素環式部分又はヘテロアリール部分であり得る。アミノ含有部分は、マイクロ流体デバイス内の環境のｐＨ調節を可能にする構造を有し得る。本明細書に記載されるマイクロ流体デバイスのある実施形態において、環境は、フロー領域に開口しているペン（本明細書に記載される隔離ペンと同じであるか又は異なり得る）及び／又はフロー領域（チャネルを含み得る）内で調節され得る。
【００５８】
様々な実施形態において、表面修飾化合物は、８から２６個の原子の直鎖状骨格（ここで、原子は、炭素、酸素、窒素又は硫黄である）；及び−Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）２及び−Ｓｉ（Ｙ）３から選択される結合部分（ここで、Ｙは、Ｃｌ、ＯＣ１〜３アルキル又はＯＨである）を含み得、直鎖状骨格の炭素原子の非骨格置換基は、水素又はフッ素である。表面修飾化合物は、結合部分を介して表面上で官能基（水酸化物、酸化物、アミン又は硫黄を含む）に結合し得る。直鎖状骨格の第１の末端が結合部分のリン又はケイ素への結合を介して結合部分に結合され、直鎖状骨格の第２の末端が表面の遠位側にあり、表面に結合されない。直鎖状骨格の各炭素について独立して、非骨格置換基は、全て水素又は全てフッ素のいずれかである。ある実施形態において、直鎖状骨格は、全て炭素原子であり得る。全ての炭素骨格原子を有する直鎖状骨格は、全て水素原子である非骨格置換基を有し得る。
【００５９】
ある実施形態において、表面修飾化合物の直鎖状骨格は、上述されるリンカーＬｓｍの部分であり得、直鎖状骨格の第１の末端に配置された（例えば、結合部分に直接結合された）２個の炭素原子を含み得、２個の炭素のそれぞれのための非骨格置換基は、水素であり得る。ある実施形態において、直鎖状骨格は、硫黄原子を含み得る。ある実施形態において、直鎖状骨格は、２個の硫黄原子を含み得、２個の硫黄原子が互いに隣接して配置される。互いに隣接して配置された２個の硫黄原子が直鎖状骨格中に存在する場合、２個の硫黄原子は、第１の末端（例えば、２個の硫黄原子のいずれも結合部分に直接結合されない）又は直鎖状骨格の第２の末端（例えば、表面への結合に対して遠位にある、修飾化合物の末端に位置する）に配置されない。ある実施形態において、直鎖状骨格のジスルフィド部分は、切断可能モチーフであり得、表面修飾リガンドの部分又は全ての除去を可能にし得る。他の切断可能モチーフは、本明細書に記載される表面修飾化合物のリンカーＬｓｍに含まれ得る。
【００６０】
ある実施形態において、表面修飾化合物は、０、１、２、３又は４つの本明細書に記載される結合基ＣＧを含有し得る。表面修飾化合物は、結合基及び表面修飾リガンドを提供するように互いに連結された２つ以上の部分から形成されていることがあり、ここで、ＣＧは、リンカーＬｓｍの部分であり得、又は表面修飾リガンド（表面接触部分も含有し得る）の部分であり得る。
【００６１】
ある実施形態において、表面修飾化合物は、直鎖（例えば、少なくとも１０個の炭素又は少なくとも１４、１６、１８、２０、２２個若しくはそれを超える炭素の直鎖）を形成する炭素原子を含み得、非分枝鎖状アルキル部分であり得る。ある実施形態において、アルキル基は、置換アルキル基（例えば、アルキル基中の炭素のいくつかがフッ素化又は過フッ素化され得る）を含み得る。ある実施形態において、アルキル基は、非置換アルキル基を含み得る第２のセグメントに結合された、パーフルオロアルキル基を含み得る第１のセグメントを含み得、第１及び第２のセグメントは、直接又は間接的に（例えば、エーテル結合によって）結合され得る。アルキル基の第１のセグメントは、結合基に対して遠位に位置し得、アルキル基の第２のセグメントは、結合部分に対して近位に位置し得る。
【００６２】
表面修飾化合物の他の実施形態において、直鎖状骨格は、１つ又は複数の酸素原子を含み得る。１つ又は複数の酸素原子のそれぞれは、別の酸素、硫黄又は窒素に直接結合されていないことがあり、直鎖状骨格の第１の末端に配置されていないことがある。ある実施形態において、直鎖状骨格が１つ又は複数の酸素原子を含む場合、１つ又は複数の酸素原子のそれぞれは、直鎖状骨格の第２の末端に配置されていないことがある。ある実施形態において、直鎖状骨格の第１の末端に対して近位にある各酸素原子に隣接する少なくとも２個の骨格原子が、水素非骨格置換基を含む炭素原子であり、直鎖状骨格の第１の末端に対して遠位にある各酸素原子に隣接する少なくとも２個の骨格原子が、水素置換基を含む炭素であるように、１つ又は複数の酸素原子のそれぞれは、直鎖状骨格内に配置され得る。
【００６３】
共有結合修飾は、式ＸＸＸＩＩの化合物との反応の際に表面に導入されて、式ＸＸＸＩ：
【化１０】
2019523696.tif 000012
の構造を有する表面を提供することができ、式中、ＬＧは、−Ｗ−Ｓｉ（ＯＺ）２Ｏ−又は−ＯＰ（Ｏ）２Ｏ−であり；Ｗは、Ｏ、Ｓ又はＮであり、Ｚは、隣接するケイ素原子への結合であるか、又は表面への結合であり；Ｌｓｍは、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含むリンカーであり、且つ０、１、２、３又は４つの結合基ＣＧをさらに含み；及び
【化１１】
2019523696.tif 000013
は、表面である。ある実施形態において、ｎは、７から２１の整数である。
【００６４】
ある実施形態において、共有結合修飾は、式ＶＩＩＩ：
【化１２】
2019523696.tif 000014
の構造を有し得、式中、Ｗは、Ｏ、Ｓ又はＮであり；Ｚは、隣接するケイ素原子への結合であるか、又は表面への結合であり；ｎは、３〜２１の整数であり；及び
【化１３】
2019523696.tif 000015
は、表面である。ある実施形態において、Ｗは、Ｏである。様々な実施形態において、ｎは、７から２１の整数である。表面修飾リガンドは、０、１、２又は３つのＣＧを含み得る。
【００６５】
他の実施形態において、共有結合修飾は、式ＩＸ：
【化１４】
2019523696.tif 000016
の構造を有し、式中、ｎ及び
【化１５】
2019523696.tif 000017
は、それぞれ上記のように定義される。Ｚは、隣接するリン原子への結合であるか、又は表面への結合である。表面修飾リガンドは、０、１、２又は３つのＣＧを含み得る。
【００６６】
ある実施形態において、表面修飾リガンドは、式Ｘ：
【化１６】
2019523696.tif 000018
の構造を有し得、式中、Ｌは、リンカーであり；及び表面接触部分は、本明細書に記載される、生物学的微小物体に対する改良された接触特性を提供する部分である。
【００６７】
他の実施形態において、修飾表面の表面修飾リガンドは、式Ｘ：
【化１７】
2019523696.tif 000019
の構造を有し得、式中、Ｌは、リンカーであり；及び表面接触部分は、生物学的微小物体に対する改良された接触特性を提供する部分である。
【００６８】
当該技術分野において公知であるように化学結合の制限に従って、リンカーＬは、結合であり得るか、又はケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含み得る。ある実施形態において、当該技術分野において公知であるように化学結合の制限に従って、リンカーＬは、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含み得る。リンカーＬ又は表面接触部分は、０、１又は３つの結合基ＣＧを含み得る。
【００６９】
結合基ＣＧ。
ＣＧは、結合基であり、表面接触部分を式ＸＸＸＩＩの表面修飾試薬の残りの部分又は式Ｉ、式ＩＩ若しくは式ＩＩＩの表面修飾化合物（例えば、表面修飾リガンドの合成の一環として形成される）に結合することから生じ得る、限定はされないが、トリアゾリレニル（triazolylenyl）、カルボキサミド、イミド、エーテル、エステル、ケト、スルホンアミド、スルホネート、シクロオクチル縮合ジアジン、アルケン又は芳香族部分などの任意の部分であり得る。
【００７０】
ある他の実施形態において、ＣＧは、式ＸＸＸＩＩＩ、式ＩＶ又は式ＶＩの機能化試薬の反応性部分と、本明細書に記載される表面修飾試薬のそれぞれの反応対部分との反応から得られる部分である。例えば、アジド反応性部分を有する機能化試薬は、式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの共有結合的に修飾された表面を形成する際にトリアゾリレニルＣＧ部分を形成し得る。
【００７１】
結合基ＣＧは、トリアゾリレニル部分であり得、これは、さらに置換され得、トリアゾリレニル部分と縮合された１つ又は複数のさらなる環系を有し得る。さらなる縮合環系は、それ自体、さらなる縮合環でさらに置換され得、リンカーＬ−表面接触部分への結合点を提供し得る。ある実施形態において、トリアゾリレニル部分は、シクロオクチニル環系と縮合され、これは、限定はされないが、ジベンゾシクロオクチニルを含むさらなる縮合環又はフッ素（二フッ素化シクロオクチン（ＤＩＦＯ））などの他の置換のいずれかでさらに置換され得る。
【００７２】
ＣＧは、ある実施形態において、非共有結合対であり得る。例えば、ストレプトアビジンとのビオチンの非共有結合は、非常に安定した結合対を提供し、ＣＧであり得る。さらに、ストレプトアビジンが４つの結合部位を有するため、表面修飾リガンド、表面修飾試薬又は機能化表面の２つの部分が一連のビオチン／ストレプトアビジン／ビオチンによって結合され得る。例えば、機能化表面は、ビオチン反応性部分を有し、その際、ストレプトアビジンがビオチン反応性部分に結合するように導入され、ここで、最終的に第２のビオチン化部分（ビオチン−フィブロネクチンなど）が導入され、ストレプトアビジンにおける結合部位の別のものに結合される。生成物は、フィブロネクチンの表面接触部分を有する共有結合表面修飾であり、一連のビオチン／ストレプトアビジン／ビオチンは、単一の結合基ＣＧであると見なされる。ストレプトアビジンは、２つの同様に機能化された部分を一緒に連結する役割を果たしている。
【００７３】
表面接触部分。
表面修飾リガンドの表面接触部分は、本明細書及び本開示の他の部分に記載される任意の表面接触部分であり得、非ポリマー又はポリマー部分を含み得る。表面接触部分は、アルキル若しくはフルオロアルキル（パーフルオロアルキルを含み得る）部分；単糖若しくは多糖（限定はされないが、デキストランを含み得る）；アルコール（限定はされないが、プロパルギルアルコールを含む）；限定はされないが、ポリビニルアルコールを含む多価アルコール；限定はされないが、ポリエチレングリコールを含むアルキレンエーテル；高分子電解質（限定はされないが、ポリアクリル酸若しくはポリビニルホスホン酸を含む）；アミノ基（限定はされないが、アルキル化アミン、ヒドロキシアルキル化アミノ基、グアニジウムなどのそれらの誘導体を含む、及び限定はされないが、モルホリニル若しくははピペラジニルなど、非芳香族化窒素環原子を含有する複素環式基）；限定はされないが、プロピオル酸を含むカルボン酸（カルボキシレートアニオン性表面を提供し得る）；限定はされないが、エチニルホスホン酸を含むホスホン酸（ホスホネートアニオン性表面を提供し得る）；スルホン酸アニオン；カルボキシベタイン；スルホベタイン；スルファミン酸；又はアミノ酸を含み得る。アルキル又はパーフルオロアルキル部分は、１０個超の炭素の骨格鎖長を有し得る。他の実施形態において、表面接触部分は、サッカリド部分を含み得、デキストランであり得る。他の実施形態において、表面接触部分は、アルキレンエーテル部分を含み得る。アルキレンエーテル部分は、ポリエチレングリコールであり得る。
【００７４】
様々な実施形態において、表面接触部分は、アルキル部分などの非ポリマー部分、フルオロアルキル部分（限定はされないが、パーフルオロアルキル部分を含む）などの置換アルキル部分、アミノ酸部分、アルコール部分、アミノ部分、カルボン酸部分、ホスホン酸部分、スルホン酸部分、スルファミン酸部分又はサッカリド部分を含む表面修飾リガンドのものであり得る。代替的に、表面接触部分は、上述される部分のいずれかであり得るポリマー部分を含み得る。
【００７５】
ある実施形態において、表面接触部分は、直鎖（例えば、少なくとも１０個の炭素又は少なくとも１４、１６、１８、２０、２２個若しくはそれを超える炭素の直鎖）を形成する炭素原子を含み得、非分枝鎖状アルキル部分であり得る。ある実施形態において、アルキル基は、置換アルキル基（例えば、アルキル基中の炭素のいくつかがフッ素化又は過フッ素化され得る）を含み得る。ある実施形態において、アルキル基は、非置換アルキル基を含み得る第２のセグメントに結合された、パーフルオロアルキル基を含み得る第１のセグメントを含み得、第１及び第２のセグメントは、直接又は間接的に（例えば、エーテル結合によって）結合され得る。アルキル基の第１のセグメントは、結合基に対して遠位に位置し得、アルキル基の第２のセグメントは、結合基に対して近位に位置し得る。
【００７６】
切断可能部分。
表面修飾リガンドは、表面修飾化合物のリンカーＬｓｍ内に位置し得る切断可能部分をさらに含み得、表面修飾リガンドのリンカーＬは、表面修飾化合物又は表面修飾試薬の表面接触部分の部分であり得る。ある実施形態において、切断可能部分は、式ＸＸＸ、式Ｖ又は式ＶＩＩの機能化表面のリンカーＬｍ内に含まれ得る。切断可能部分は、共有結合的に修飾された表面の破断を可能にするように構成され得る。ある実施形態において、破断は、培養期間後、１つ又は複数の生体細胞の可搬性を促進するのに有用であり得る。切断可能部分は、ニトロ−置換ベンジルエステル（例えば、BroadPharmカタログ番号ＢＰ−２２６７５などの光切断性部分）；置換１，２−ジフェニルエチルケトエステル部分（例えば、BroadPharmカタログ番号ＢＰ  ２２６８９などのベンジル誘導体）などのＵＶ切断可能部分であり得、又は特定の化学条件下で切断され得る部分であり得る。例えば、ジスルフィド結合は、共有結合的に修飾された表面における生体細胞の成長又は生存を妨げないであろう条件（例えば、ジチオスレイトールなどの還元条件）下で切断され得る。表面修飾リガンド又は機能化表面内に組み込まれ得る他の有用な切断可能部分は、過ヨウ素酸ナトリウムによって切断可能である隣接ジオール部分を含み得る。過ヨウ素酸ナトリウム切断は、別の非細胞毒性切断試薬である。ジチオナイトによって切断可能なジアゾ部分も有用な切断可能部分であり得る。さらに、５，５，ジメチル−エキソ−シクロヘキセン−イル−１，３，ジオン部分は、式ＸＸＸ、式Ｖ又は式ＶＩＩの表面修飾リガンド又は機能化表面に使用するのに有用な切断可能部分であり得、ヒドラジン溶液によって切断され得る。
【００７７】
修飾試薬：表面機能化試薬。
表面は、機能化表面修飾をマイクロ流体デバイスの１つ又は複数の表面に導入するために機能化試薬によって共有結合的に修飾され得る。
【００７８】
機能化試薬は、式ＸＸＸＩＩＩ：
Ｖ−Ｌｆｍ−Ｒｘ  式ＸＸＸＩＩＩ
の化合物であり、式中、Ｖは、−Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）２又は−Ｓｉ（Ｔ）２Ｗであり；Ｗは、−Ｔ、−ＳＨ又は−ＮＨ２であり、且つ表面に結合するように構成された部分であり；Ｔは、独立して、ＯＨ、ＯＣ１〜６アルキル又はハロであり；Ｌｆｍは、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含むリンカーであり、且つ０、１又は２つの結合基ＣＧをさらに含み；及びＲｘは、反応性部分である。
【００７９】
反応性部分。
反応性部分は、アルキン部分、アジド部分、アミン部分、カルボン酸部分、ビオチン部分、ストレプトアビジン部分、オレフィン部分、トランスシクロオクテン部分、ｓ−テトラジン部分、チオール部分、マレイミド部分、ハロゲン化物部分、シアノ部分、イソシアネート部分、エポキシド部分、ヒドロキシアミン部分、マスクされたヒドロキシル、例えばアセテートなど、又はフッ化スルホニル部分のいずれかであり得る。反応性部分のこのリストは、限定的なものではなく、任意の好適な反応性部分が適切な反応対部分とともに使用するために選択され得る。ほとんどの反応性部分がそれぞれの反応対部分と反応して、共有結合されたＣＧを形成する一方、ビオチンとストレプトアビジンとの間の高い結合親和性が反応性部分／反応対部分としてのその使用を可能にする。
【００８０】
機能化試薬ＸＸＸＩＩＩの反応によって形成される機能化表面は、式ＸＸＸ：
【化１８】
2019523696.tif 000020
の構造を有し、式中、ＬＧは、−Ｗ−Ｓｉ（ＯＺ）２Ｏ−又は−ＯＰ（Ｏ）２Ｏ−であり；Ｗは、Ｏ、Ｓ又はＮであり、Ｚは、隣接するケイ素原子への結合であるか、又は表面への結合であり、及びＬｆｍ及びＲｘは、式ＸＸＸＩＩＩについて定義されるとおりである。
【００８１】
ある実施形態において、式ＸＸＸＩＩＩの機能化試薬は、式ＩＶ：
【化１９】
2019523696.tif 000021
の化合物であり得、式中、Ｒは、ＯＣ１〜６アルキルであり、及びｎは、３〜２１の整数である。アジドは、反応性部分Ｒｘである。式ＩＶの化合物のある実施形態において、ｎは、７から２１の整数であり得る。式ＩＶの化合物について、Ｒのそれぞれは、独立して、Ｈ又はＣ１〜Ｃ６アルキルから選択され得、ここで、アルキルとしては、限定はされないが、メチル、エチル、ｎ−プロピル、２−プロピル、ｎ−ブチルなどが挙げられる。ある実施形態において、Ｒは、Ｃ１〜Ｃ３アルキルであり得る。ある実施形態において、Ｒは、メチル又はエチルであり得る。様々な実施形態において、Ｒの３つの場合のそれぞれは、メチルであるか、又はＲの３つの場合のそれぞれは、エチルである。他の実施形態において、ｎは、９、１４又は１６であり得る。さらに他の実施形態において、ｎは、９であり得る。
【００８２】
表面と、式ＩＶの表面機能化試薬との反応によって形成される機能化表面は、式Ｖ：
【化２０】
2019523696.tif 000022
の構造を有し得、式中、Ｗは、Ｏ、Ｓ又はＮであり、Ｚは、表面にも結合された別の表面機能化リガンド（−ＷＳｉ（ＯＺ）２（ＣＨ２）ｎ−Ｎ３）の隣接するケイ素原子への結合であるか、又は表面への結合であり、ｎは、３〜２１の整数であり、及び
【化２１】
2019523696.tif 000023
は、表面である。ある実施形態において、ｎは、約７から２１の整数であり得る。ある実施形態において、Ｗは、Ｏであり得る。様々な実施形態において、Ｒのそれぞれは、独立して、Ｈ又はＣ１〜Ｃ６アルキルから選択され得、ここで、アルキルとしては、限定はされないが、メチル、エチル、ｎ−プロピル、２−プロピル、ｎ−ブチルなどが挙げられる。ある実施形態において、Ｒは、Ｃ１〜Ｃ３アルキルであり得る。ある実施形態において、Ｒは、メチル又はエチルであり得る。様々な実施形態において、Ｒの３つの場合のそれぞれは、メチルであるか、又はＲの３つの場合のそれぞれは、エチルである。他の実施形態において、ｎは、７から２１の整数であり得る。ある実施形態において、ｎは、９から２１、１０から２１、１１から２１、１２から２１、１３から２１、１４から２１、１５から２１、１６から２１、１７から２１又は１８から２１の整数であり得る。さらに他の実施形態において、ｎは、１０から１８、１２から１８、１３から１８又は１４から１８の整数であり得る。他の実施形態において、ｎは、９、１４又は１６であり得る。さらに他の実施形態において、ｎは、９であり得る。
【００８３】
他の実施形態において、式ＸＸＸＩＩＩの表面機能化試薬は、式ＶＩ：
【化２２】
2019523696.tif 000024
の化合物であり得、式中、ｎは、３から２１の整数であり、及びＲのそれぞれは、独立して、Ｈ又はＣ１〜Ｃ６アルキルである。アルキンは、式ＶＩの反応性部分Ｒｘである。ある実施形態において、ｎは、約７から２１の整数であり得る。様々な実施形態において、Ｒのそれぞれは、独立して、Ｈ又はＣ１〜Ｃ６アルキルから選択され得、ここで、アルキルとしては、限定はされないが、メチル、エチル、ｎ−プロピル、２−プロピル、ｎ−ブチルなどが挙げられる。ある実施形態において、Ｒは、Ｃ１〜Ｃ３アルキルであり得る。ある実施形態において、Ｒは、メチル又はエチルであり得る。様々な実施形態において、Ｒの３つの場合のそれぞれは、メチルであるか、又はＲの３つの場合のそれぞれは、エチルである。ある実施形態において、ｎは、９から２１、１０から２１、１１から２１、１２から２１、１３から２１、１４から２１、１５から２１、１６から２１、１７から２１又は１８から２１の整数であり得る。さらに他の実施形態において、ｎは、１０から１８、１２から１８、１３から１８又は１４から１８の整数であり得る。他の実施形態において、ｎは、９、１４又は１６であり得る。さらに他の実施形態において、ｎは、９であり得る。
【００８４】
式ＶＩの化合物は、シロキサン部分と、表面の求核性基との反応により、表面に共有結合されて、式ＶＩＩ：
【化２３】
2019523696.tif 000025
の構造を有する機能化表面を提供することができ、式中、Ｗ、Ｚ及びｎは、式Ｖについて上記のように定義され、及び
【化２４】
2019523696.tif 000026
は、表面である。
【００８５】
機能化表面から形成される共有結合的に修飾された表面。表面機能化試薬が表面に連結されたら、次に、式ＸＸＸ、式Ｖ又は式ＶＩＩの得られる機能化表面の反応性部分は、機能化表面の反応性部分に対する好適な反応相手であるように選択された反応対部分を有する表面修飾試薬と反応され得る。表面修飾試薬は、式ＸＩＩ：
ＲＰ−Ｌ−表面接触部分  式ＸＩＩ
の構造を有し、式中、ＲＰは、反応対部分であり；Ｌは、リンカーであり、及び表面接触部分は、生物学的微小物体に対する改良された接触特性を提供する部分である。当該技術分野において公知であるように化学結合の制限に従って、リンカーＬは、結合であり得るか、又はケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含み得る。ある実施形態において、当該技術分野において公知であるように化学結合の制限に従って、リンカーＬは、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含み得る。リンカーＬ又は表面接触部分は、０、１、２又は３つの結合基ＣＧを含み得る。表面接触部分は、本明細書に記載される任意の表面接触部分である。
【００８６】
反応対部分。
反応対部分ＲＰは、機能化表面の反応性部分と反応し得る部分である。例えば、反応性部分Ｒｘは、アルキンであり得、対応する反応対部分ＲＰは、アジドであり得る。代替的に、Ｒｘは、アジドであり得、ＲＰは、アルキンであり得る。反応性部分Ｒｘ：反応対部分ＲＰの他の対としては、限定はされないが、シアノ及びアジド；カルボン酸及びアミン；オレフィン及び求核試薬；アミン及びフッ化スルホニル；トランスシクロオクテン及びｓ−テトラジン、チオール及びマレイミド；ハロゲン化物及び求核試薬；イソシアネート及びアミン；エポキシド及び求核試薬；ヒドロキシアミン及びアルデヒド又はエステル；並びにマスクされたヒドロキシル、例えばアセテート及び求核試薬が挙げられる。Ｒｘ：ＲＰ対の特殊な事例は、ビオチン及びストレプトアビジンであるが、それは、共有結合対でないが、Ｒｘ：ＲＰ対として使用され得る例示的な安定した非共有結合対であるためである。
【００８７】
機能化表面がＲｘとしてアジド又はアルキニル部分を有する場合、表面修飾試薬は、それぞれアルキン又はアジドである反応対部分ＲＰを有し、これは、当該技術分野において公知であるように、環化反応（「クリック反応」）によってトリアゾリレニル部分を形成するように反応し得る。ある実施形態において、反応性部分Ｒｘ又は反応対ＲＰ部分は、非環式アルキンである。他の実施形態において、反応性部分Ｒｘ又は反応対ＲＰ部分は、シクロオクチンの部分であり得る環化アルキンである。ある実施形態において、シクロオクチンは、歪みを有し得る。シクロオクチンは、ベンゾ基など、シクロオクチンに縮合されたさらなる環式環を有し得、ジベンゾシクロオクチンであり得る。他の実施形態において、シクロオクチンは、フルオロ置換基を有し得る。表面修飾試薬のアルキンがシクロオクチンである場合、試薬の表面接触部分は、シクロオクチンにおける任意の好適な位置に結合され得る、リンカーＬを介してシクロオクチンに結合される。機能化表面のアルキンがシクロオクチンである場合、シクロオクチンを表面に結合する結合基は、シクロオクチンにおける任意の好適な位置においてシクロオクチンに結合される。
【００８８】
式ＸＸＸ：
【化２５】
2019523696.tif 000027
の機能化表面と、式ＸＩＩの表面修飾試薬との反応から得られる共有結合的に修飾された表面は、式ＸＸＸＩ：
【化２６】
2019523696.tif 000028
の構造を有し得、式中、ＬＧ、Ｌｓｍ、表面修飾リガンド及び
【化２７】
2019523696.tif 000029
は、上に定義されるとおりであり、及びＬｓｍ又は表面修飾リガンドは、少なくとも１つのＣＧを含み、且つ２、３又は４つのＣＧをさらに有し得る。
【００８９】
ある実施形態において、式ＸＸＸＩ、式Ｖ又は式ＶＩＩの機能化表面から形成される共有結合的に修飾された表面は、式ＶＩＩＩ：
【化２８】
2019523696.tif 000030
の構造を有し得、式中、Ｗ、Ｚ、ｎ及び
【化２９】
2019523696.tif 000031
は、それぞれ上記のように定義される。表面修飾リガンドは、０、１、２又は３つのＣＧを含み得る。
【００９０】
ある実施形態において、式ＸＸＸＩの機能化表面から形成される共有結合的に修飾された表面は、式ＩＸ：
【化３０】
2019523696.tif 000032
の構造を有し得、式中、Ｚ、ｎ及び
【化３１】
2019523696.tif 000033
は、それぞれ上記のように定義される。表面修飾リガンドは、０、１、２又は３つのＣＧを含み得る。
【００９１】
機能化表面のさらなる機能化。
さらに他の実施形態において、式ＸＸＸの機能化表面は、式ＸＸＸＩＶ：
ＲＰ-Ｌｆｍ-Ｒｘ２  式ＸＸＸＩＶ
の二次機能化試薬との反応によって加えられる機能化のさらなる部分を有し得、式中、ＲＰは、式ＸＸＸの反応性部分と反応させるための反応対部分であり；
Ｒｘ２は、式ＸＸＸの機能化表面の反応性部分と反応しないように選択された反応性部分であり；及びＬｆｍは、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含むリンカーであり、且つ０、１又は２つの結合基ＣＧをさらに含む。Ｒｘ２は、機能化表面のＲｘ部分へのＲＰの結合を妨げないような直交反応対部分を有するように選択される。いくつかの非限定的な例において、機能化表面のＲｘがアジドである場合、Ｒｘ２は、アミン、エポキシド又はフッ化スルホニルであるように選択され得る。この能力は、機能化表面のさらなる精緻化における制御を可能にする。
【００９２】
生成物は、式ＸＸＸＶの機能化表面であり、式中、第２の機能化表面は、１、２又は３つのＣＧ：
【化３２】
2019523696.tif 000034
を含み、式中、Ｒｘ２は、式ＸＸＸＩＶについて定義されるとおりであり、及びＬｆｍ及びＬＧは、式ＸＸＸについて上に定義されるとおりである。式Ｖ又は式ＶＩＩの機能化表面は、式ＸＸＸＩＶの二次機能化試薬と反応される場合、生成物は、式ＸＸＸＶの機能化表面であり、式中、ＬＧは、−Ｗ−Ｓｉ（ＯＺ）２Ｏ−であり、及びＷは、Ｏ、Ｓ又はＮである。ある実施形態において、Ｗは、Ｏである。
【００９３】
式ＸＸＸＶの機能化表面は、式ＸＸＸＩ：
【化３３】
2019523696.tif 000035
の共有結合的に修飾された表面に転化され得、式中、ＬＧ、Ｌｓｍ及び表面修飾リガンドは、式ＸＩＩの表面修飾試薬とのさらなる反応により、上記のように定義される。この実施形態において、表面修飾（例えば、共有結合的に修飾された表面）は、Ｌｓｍ中に少なくとも２つのＣＧを含む。
【００９４】
図２Ｈは、例示的な共有結合的に修飾された表面２９８を含むマイクロ流体デバイス２９０の断面図を示す。例示されるように、共有結合的に修飾された表面２９８（概略的に示される）は、マイクロ流体デバイス２９０の基板２８６の内面２９４及びカバー２８８の内面２９２の両方に共有結合された密に詰まった分子の単層を含み得る。共有結合的に修飾された表面２９８は、ある実施形態において及び上述されるように、マイクロ流体デバイス２９０内の回路素子及び／又は構造を画定するのに使用されるマイクロ流体回路材料（図示せず）の表面を含む、マイクロ流体デバイス２９０のエンクロージャ２８４に対して近位に、且つそれに対して内側を向いて、実質的に全ての内面２９４、２９２上に配置され得る。代替的な実施形態において、共有結合的に修飾された表面２９８は、マイクロ流体デバイス２９０の内面の１つのみ又はいくつかに配置され得る。
【００９５】
図２Ｈに概略的に示される実施形態において、共有結合的に修飾された表面２９８は、置換シロキサン分子の単層を含み、各分子は、シロキシリンカー２９６を介してマイクロ流体デバイス２９０の内面２９２、２９４に共有結合される。簡潔にするために、隣接するケイ素原子に連結するさらなる酸化ケイ素結合が示されるが、本発明は、そのように限定されない。ある実施形態において、表面修飾リガンド２９８は、そのエンクロージャ対向末端（すなわち内面２９２、２９４に結合されず、エンクロージャ２８４に対して近位にある表面修飾リガンド２９８の単層の部分）において、本明細書に記載されるあらゆる種類の非ポリマー分子（例えば、フッ素化アルキル基、ポリエチレングリコール含有基、カルボン酸置換基を含有するアルキル基）を含み得る。図２Ｈは、非ポリマー表面修飾リガンドを有するものとして説明されるが、ポリマー部分はまた、好適な表面接触部分及び／又は表面修飾リガンドであり、本明細書に記載される共有結合的に修飾された表面に組み込まれ得る。
【００９６】
他の実施形態において、マイクロ流体デバイス２９０の内面２９２、２９４を共有結合的に修飾するのに使用される表面修飾リガンド２９８は、アニオン性、カチオン性若しくは両性イオン性部分又はそれらの任意の組合せを含み得る。理論によって制約されることを意図していないが、マイクロ流体回路１２０のエンクロージャ２８４の内面においてカチオン性部分、アニオン性部分及び／又は両性イオン性部分を提示することにより、共有結合的に修飾された表面２９８の表面修飾リガンドは、得られる水和水が、非生体分子（例えば、基板のケイ素及び／又は酸化ケイ素）との相互作用から生物学的微小物体を隔てる層（又は「シールド」）としての役割を果たすように、水分子とともに強い水素結合を形成し得る。
【００９７】
修飾される表面。
式ＸＸＸＩＩ、Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＸＸＸＩＩＩ、ＩＶ、ＶＩ、ＸＩＩ又はＸＸＸＩＶのいずれかの化合物によって修飾可能な表面は、金属、金属酸化物、ガラス又はポリマーであり得る。その中に導入された共有結合的に修飾された表面又は機能化表面を有し得るいくつかの材料としては、限定はされないが、ケイ素及びその酸化物、シリコーン、アルミニウム又はその酸化物（Ａｌ２Ｏ３）、インジウムタンタル酸化物（ＩＴＯ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化ハフニウム（ＩＶ）（ＨｆＯ２）、酸化タンタル（Ｖ）（Ｔａ２Ｏ５）又はそれらの任意の組合せが挙げられる。ポリマーは、任意の好適なポリマーを含み得る。好適なポリマーとしては、限定はされないが（例えば、ゴム、プラスチック、エラストマー、シリコーン、ポリジメチルシロキサン（「ＰＤＭＳ」）などの有機シリコーンなど）が挙げられ、これらは、ガス透過性であり得る。他の例としては、鋳込ガラス、シリコーンポリマーなどのパターン化可能な材料（例えば、光パターン化可能なシリコーン又は「ＰＰＳ」）、フォトレジスト（例えば、SU8などのエポキシベースのフォトレジスト）などが挙げられる。他の実施形態において、天然繊維又は木材などの材料の表面が式ＸＸＸＩＩ、Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＸＸＸＩＩＩ、ＩＶ、ＶＩ、ＸＩＩ又はＸＸＸＩＶのいずれかの化合物によって修飾されて、式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ若しくは式ＩＸの共有結合的に修飾された表面又は式ＸＸＸ、式Ｖ、式ＶＩＩ若しくは式ＸＸＸＶの機能化表面を導入し得る。
【００９８】
修飾される表面は、限定はされないが、水酸化物、アミノ及びチオールを含む求核性部分を含み得る。表面における求核性部分（例えば、水酸化物（ある実施形態において酸化物と呼ばれる））は、式ＸＸＸＩＩ、Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＸＸＸＩＩＩ、ＩＶ又はＶＩのいずれかの化合物と反応して、シロキシ結合基又はホスホネート結合基を介して化合物を表面に共有結合して、機能化表面を提供し得る。修飾される表面は、天然の求核性部分を含み得、又は試薬（例えば、ピラニア溶液）で、又はプラズマ処理によって処理されて、求核性部分（例えば、水酸化物（代替的に酸化物と呼ばれる））を導入し得る。
【００９９】
共有結合的に修飾された表面の物理的特性及び性能特性。
ある実施形態において、式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの共有結合的に修飾された表面は、１０ｎｍ未満（例えば、約７ｎｍ未満、約５ｎｍ未満又は約１．５から３．０ｎｍ）の厚さを有し得る。これは、特に約３０から５０ｎｍの典型的な厚さを生じるスピンコートされたパーフルオロテトラヒドロフラニルポリマーであるCYTOP（登録商標）などの他の疎水性材料と対照的に、修飾表面上に有利に薄層を提供し得る。表１中に示されるデータは、機能化表面に転化されたか（例えば、式ＸＶ（式Ｖの種類の特定のメンバー）又は表面接触部分で表面修飾されたケイ素／酸化ケイ素天然表面（例えば、式ＸＶＩ及び式ＸＶＩＩ、式ＶＩＩＩの修飾表面の特定の実施形態）についてのものである。接触角測定値を、静的液滴法（Drelich, J. Colloid Interface Sci. 179, 37-50, 1996）を用いて得た。厚さを偏光解析法によって測定した。
【０１００】
【表１】
2019523696.tif 000036
【０１０１】
予測されるように、式ＸＶの機能化表面を有するためのケイ素／酸化ケイ素表面の修飾は、約８０°の、水に対する増加した接触角を有する修飾表面をもたらした。これは、１０°未満の、プラズマクリーニングされたケイ素表面における水に対する接触角と対照的である。式ＸＶＩ（ＰＥＧ部分を含む）の修飾表面を提供するための機能化表面のさらなる精緻化により、３５°の減少した接触角を有するはるかに親水性の表面が得られる。式ＸＶＩＩ（デキストランを含む）の表面を有する修飾表面は、４０°の接触角を有していた。
【０１０２】
表面を特性評価するのに好適な他の分析方法としては、赤外分光法及び／又はＸ線光電子分光法が挙げられる。
【０１０３】
ある実施形態において、式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの修飾表面は、単層を形成し得る。単層修飾表面の均一性及び均等性は、特に単層修飾表面が他の機能的属性を有する場合、有利な性能を提供し得る。例えば、式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの修飾表面は、電極活性化基板も含み得、誘電泳動構成又はエレクトロウェッティング構成を有する材料、デバイス及び／又は装置に見られるように、任意選択的に誘電体層をさらに含み得る。修飾表面のパーフルオロアルキル部分の不飽和の欠如は、例えば、オレフィン性又は芳香族部分を含有する単層と比較して「電荷トラッピング」を最小限に抑えることができる。さらに、式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの表面に形成される単層の密に詰まった性質は、カチオンが単層を通って下部の金属、金属酸化物、ガラス又はポリマー基板へと通される可能性を最小限に抑え得る。理論によって制約されないが、基板組成物へのカチオンの添加による基板表面の崩壊は、基板の電気特性を乱し、それにより電気運動的に機能するその能力を低下させ得る。
【０１０４】
さらに、共有結合によって修飾表面を導入する能力は、修飾表面の誘電強度を高め、電場の印加下での破壊から下部の材料を保護し得る。式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの共有結合的に修飾された構造を有する材料、デバイス及び／又は装置の誘電泳動又はエレクトロウェッティング表面の均一性及び薄さは、材料、デバイス及び／又は装置が光学的に作動される場合、このような修飾された誘電泳動及び／又はエレクトロウェッティング表面に有利な利益をさらに提供し得る。
【０１０５】
ある実施形態において、修飾表面は、作動に対して好適に機能するように完全に形成された単層を必要としない。式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ、式ＩＸ、式ＸＸＸ、式Ｖ、式ＶＩＩ又は式ＸＸＸＶのいずれかの表面における層の物理的厚さ及び均一性がエリプソメータを用いて測定され得る。
【０１０６】
複数の共有結合表面修飾及び多層表面。
マイクロ流体デバイスは、共有結合的に修飾された表面修飾を有するマイクロ流体デバイス内の２つ以上の領域を有し得、各領域は、１つのみの種類の共有結合された部分を有する。代替的に、マイクロ流体デバイスは、単一の選択された表面（例えば、マイクロ流体デバイスの共通の内面）又はマイクロ流体デバイスの内面の全てにおいて２つ以上の異なる種類の共有結合された部分を含み得る。
【０１０７】
例えば、表面の第１の共有結合表面修飾は、リンカー及び／又は表面修飾リガンドの部分として規定の数の非水素原子を有し得る。この表面の第２の共有結合表面修飾は、潜在的に、マイクロ流体環境内で生物学的微小物体とより密接に接触した状態で、そのように修飾された表面からさらに遠い荷電部分を提示する能力を提供し得る、より多い数の非水素原子を有するリンカーに共有結合された１つ又は複数の荷電部分を有する表面接触部分を含み得る。
【０１０８】
別の場合、修飾表面は、第１の共有結合表面修飾を表面に結合するリンカーにおいて、第１のタイプの立体的にかさ高くない表面接触部分及びより少ない非水素原子を有する第１の共有結合表面修飾を有し得る。修飾表面は、立体的にかさ高い表面接触部分及びより多い数の非水素原子を有するリンカーを有する第２の共有結合表面修飾を有し得る。共有結合表面修飾のこの混合は、立体的にかさ高い表面接触部分を提示するのに役立つ一方、表面自体を構成するケイ素／酸化ケイ素、酸化ハフニウム又はアルミナとの望ましくない相互作用を防ぎ得る。別の例において、共有結合された部分は、表面においてランダムに逆荷電表面接触部分を提示する両性イオン性表面を提供し得る。
【０１０９】
他の実施形態において、共有結合的に修飾された表面は、第１の共有結合表面修飾及び第２の共有結合表面修飾の組合せを導入することにより、増加した親水性及び／又は両親媒性特性を有し得る。第１及び第２の共有結合表面修飾の組合せの導入は、調節された又はカスタマイズ可能な親水性、両親媒性又は疎水性特性を表面（マイクロ流体デバイスの共通の内面を含む）に提供することができる。共有結合的に修飾された表面の増加した親水性及び／又は両親媒性の性質は、生物学的微小物体が不可逆的に接着せずに結合し得る親水性機能性及び／又は疎水性部分を提供し得る。これらの結合は、マイクロ流体デバイスの天然の非修飾表面と比較して、細胞培養中の有益な環境を提供し得る。
【０１１０】
これらの特性のそれぞれは、修飾表面の耐久性、機能性及び／又は生体適合性を増大し得る。これらの特性のそれぞれは、生存率（成長率及び／又は細胞倍加速度を含む）、式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの構造を有する共有結合的に修飾された表面上に形成されるコロニーの性質にさらに利益を与え得る。生存率の向上は、成長を促進するのに十分な機械抵抗を提供する好適な固定部位を接着細胞に提供する表面接触部分を提供することを含み得る。式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの共有結合的に修飾された表面は、修飾表面上及び共有結合的に修飾された表面を有するデバイス及び／又は装置内の微小物体又は生体分子の可搬性（取り出し（export）時の生存率を含む）を向上させ得る。ある他の実施形態において、式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの構造を有する共有結合的に修飾された表面は、マイクロ流体デバイスの特定の領域（例えば、隔離ペン）から運動性細胞が移動することを妨げ、それにより、選択された領域からの細胞移動を最小限に抑える表面接触部分を提供し得る。細胞の可搬性は、この場合、阻害され、１つの隔離ペンから別の隔離ペンへの細胞の自己推進の移動を防ぎ、隔離ペンから隔離ペンへの汚染を最小限に抑え得る。しかしながら、このような阻害効果の調節は、重力又は誘電泳動（光で作動され得る）などの力の下で所望の時点で隔離ペンから取り出すことがなお可能であるような異なる共有結合表面修飾の比率の選択によって得られる。
【０１１１】
共有結合表面修飾の組合せは、本明細書に記載される共有結合的に修飾された表面及び／又は機能化表面又は二次機能化表面の任意の組合せであり得る。結合基、リンカー、反応性部分及び／又は表面接触部分の任意の組合せは、第１及び第２の共有結合表面修飾を有するマイクロ流体デバイスのために選択され得、第１及び第２の共有結合表面修飾は、互いに異なる。第１及び第２の共有結合表面修飾は、式ＸＸＸ、式Ｖ、式ＶＩＩ、式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ及び／又は式ＩＸのいずれかであり得る。
【０１１２】
ある実施形態において、マイクロ流体デバイスは、使用者によるさらなる修飾のために、機能化表面である第１及び第２の共有結合表面修飾の一方又は両方を有し得る。反応性部分、リンカー及び／又は結合基が異なる１つ又は２つの機能化表面を有するマイクロ流体デバイスが表面修飾試薬（例えば、式ＸＩＩの試薬）と反応されて、共有結合的に修飾された表面を提供し得るか、又は二次機能化試薬（例えば、式ＸＸＸＩＶの試薬）との反応によってさらに機能化されて、二次機能化表面を提供し得る。直交化学（例えば、反応部分及び反応対部分及び反応条件）は、当該技術分野において公知であるように、第２の機能化表面の存在下又は共有結合的に修飾された表面の存在下における１つの機能化表面の選択的反応を可能にするように選択され得る。１つの非限定的な例において、アルキンが第１の共有結合表面修飾の第１の反応性部分（Ｒｘ又はＲｘ２）として存在する場合、それは、反応対部分としてのアジドと反応するように設計される。第２の共有結合表面修飾は、「クリック」型反応に関与しないアミン又はカルボン酸であるように選択される第２の反応性部分を有し得る。
【０１１３】
ある実施形態において、共有結合的に修飾された表面は、式ＸＸＸ、式Ｖ又は式ＶＩＩの機能化表面；及び式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの第１の共有結合表面修飾の組合せを含み得る。機能化表面及び式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの第１の共有結合表面修飾の組合せは、共有結合的に修飾された表面上でランダムに分配され得る。他の実施形態において、共有結合的に修飾された表面は、式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの第１の共有結合表面修飾を含む第２の領域に隣接する、式ＸＸＸ、式Ｖ又は式ＶＩＩの機能化表面を有する第１の領域を有し得る。他の実施形態において、共有結合的に修飾された表面は、式ＸＸＸＩ、式Ｖ又は式ＶＩＩの機能化表面によって互いに隔てられた、式ＸＸＸ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの第１の共有結合表面修飾を有する複数の領域を含み得る。さらに他の実施形態において、共有結合的に修飾された表面は、式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの第１の共有結合表面修飾によって互いに隔てられた、式ＸＸＸ、式Ｖ又は式ＶＩＩの機能化表面を含む複数の領域を有し得る。
【０１１４】
他の実施形態において、共有結合的に修飾された表面は、式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの第１の共有結合表面修飾；及び式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの第２の共有結合表面修飾の組合せを有し得、第１及び第２の共有結合表面修飾は、異なる。ある実施形態において、互いに異なる第１及び第２の共有結合表面修飾は、共有結合的に修飾された表面上でランダムに分配され得る。ある他の実施形態において、共有結合的に修飾された表面は、式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの第２の共有結合表面修飾を有する第２の領域に隣接する式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの第１の共有結合表面修飾を有する第１の領域を有し得る。さらに他の実施形態において、共有結合的に修飾された表面は、式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの第２の共有結合表面修飾によって互いに隔てられた、式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの第１の共有結合表面修飾を有する複数の領域を有し得る。
【０１１５】
さらなる実施形態において、共有結合的に修飾された表面は、式ＸＸＸ、式Ｖ又は式ＶＩＩの第１の共有結合表面修飾；及び式ＸＸＸ、式Ｖ又は式ＶＩＩの第２の共有結合表面修飾の組合せを有し得、第１及び第２の共有結合表面修飾は、異なり、第１の共有結合表面修飾の反応性部分は、第２の共有結合表面修飾の反応性部分と反応しない。ある実施形態において、第１及び第２の共有結合表面修飾は、表面上でランダムに分配され得る。ある他の実施形態において、共有結合的に修飾された表面は、式ＸＸＸ、式Ｖ又は式ＶＩＩの第２の共有結合表面修飾を有する第２の領域に隣接する式ＸＸＸ、式Ｖ又は式ＶＩＩの第１の共有結合表面修飾を有する第１の領域を含み得る。さらに他の実施形態において、共有結合的に修飾された表面は、式ＸＸＸ、式Ｖ又は式ＶＩＩの第２の共有結合表面修飾によって互いに隔てられた、式ＸＸＸ、式Ｖ又は式ＶＩＩの第１の共有結合表面修飾を含む複数の領域を有し得る。
【０１１６】
接着を調節するための複数の表面修飾。
ある実施形態において、細胞がマイクロ流体デバイス内の表面と接着する能力を調節することが有用であり得る。実質的に親水性の性質を有する表面は、適切に成長及び増殖するために接着の機械的応力を必要とする細胞のための固定点を提供しないことがある。過剰なこのような固定部分を示す表面は、問題なく成長している接着細胞が隔離ペン内から及びマイクロ流体デバイスから取り出されることを防ぎ得る。複合表面第２の共有結合表面修飾は、接着細胞を固定するのに役立つ表面接触部分を含む。本明細書に記載される表面の構造及びそれらを作製する方法は、特定の使用に望ましいであろう固定部分の量を選択する能力を提供する。ごく少ないパーセンテージの接着型モチーフが、十分な接着強化環境を提供するのに必要とされ得ることが意外にも発見された。ある実施形態において、接着強化部分は、細胞がマイクロ流体デバイスに導入される前に作製される。代替的に、接着強化修飾表面は、細胞を導入する前に提供され得、別の接着強化部分のさらなる添加が行われ得、これは、第１の修飾表面を共有結合的に又は非共有結合的に（例えば、ビオチン／ストレプトアビジン結合の基部のように）結合するように設計される。
【０１１７】
ある実施形態において、接着強化表面修飾は、表面修飾リガンドの個々の分子のランダムなパターンで表面を修飾し得る。ある他の実施形態において、より集中したパターンの接着強化表面修飾は、接着強化を調節するために親水性表面修飾を有し得る、表面の残りの部分によって囲まれた表面修飾の小さい領域を生成し得る、正荷電リジン側鎖などの複数の接着強化モチーフを含有するポリマーを用いることによって導入され得る。これは、複数の接着強化リガンドを有する樹枝状ポリマーの使用によってさらに精緻化され得る。樹枝状ポリマー型の表面修飾化合物又は試薬は、接着強化をなお提供しながら、親水性表面接触部分のみを有する第２の表面修飾と比べてごく少ない割合で存在し得る。さらに、樹枝状ポリマー型の表面修飾化合物又は試薬自体は、表面全体の挙動をさらに調節し得る最終的な機能性の混合した組合せを有し得る。
【０１１８】
ある実施形態において、表面の位置選択的導入を提供することが望ましいであろう。マイクロ流体チャネル内に第１のタイプの表面を提供する一方、接着型の細胞を問題なく培養するとともに、必要なときに誘電泳動力を用いてそれらを容易に取り出す能力を提供するチャネルに通じる隔離ペン内に表面を提供することが望ましいであろう。ある実施形態において、接着強化修飾は、切断可能部分を含み得る。切断可能部分は、任意の所望の時点で切断可能部分が切断され得、表面の性質が接着を強化しないように変化し得るように、その中で培養される細胞と適合する条件下で切断可能であり得る。下部の切断された表面が有用には汚損なしであり得るため、取り出しがその時点で促進される。本明細書において説明される例は、接着及び運動性を調節することに焦点を置いているが、これらの位置選択的に修飾された表面の使用は、そのように限定されない。その中で培養される細胞のあらゆる種類の利益のために様々な表面修飾が、本開示に係る第１及び第２の表面修飾を有する表面に組み込まれ得る。
【０１１９】
接着モチーフ。
一般に、ポリ−Ｌ−リジン、アミンなどの正荷電表面接触部分を有する表面修飾が本開示の修飾表面内で使用され得る。使用され得る別のモチーフは、トリペプチド配列ＲＧＤを含み、これは、ビオチン化試薬として利用可能であり、本明細書に記載される方法に容易に適合する。使用され得る他のより大きい生体分子としては、中でも特に、フィブロネクチン、ラミニン又はコラーゲンが挙げられる。意外なことに、ポリグルタミン酸表面接触部分を含む、式ＸＸＶＩの構造を有する表面修飾は、接着細胞が結合し、生存可能に成長することを誘導する能力を示した。接着部位を提供するのに役立ち得る別のモチーフは、エラスチン類似ペプチド（ＥＬＰ）であり、これは、ＶＰＧＸＧの反復配列を含み、ここで、Ｘは、モチーフの効果を調節し得る可変のアミノ酸である。
【０１２０】
異なる表面の位置選択的導入。
ある実施形態において、フロー領域（例えば、マイクロ流体チャネル）の表面は、第１の共有結合表面修飾で修飾され得、少なくとも１つの隔離ペンの表面は、第２の共有結合表面修飾で修飾され得、第１及び第２の共有結合表面修飾は、異なる表面接触部分、異なる反応性部分又はそれらの組合せを有する。第１及び第２の共有結合表面修飾は、式ＸＸＸ、式Ｖ、式ＶＩＩ、式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ及び／又は式ＩＸのいずれかから選択され得る。第１及び第２の共有結合表面修飾が両方とも式ＸＸＸ、式Ｖ又は式ＶＩＩの機能化表面を含む場合、直交反応化学は、第１の反応性部分及び第２の反応性部分の選択のために選択される。様々な実施形態において、フロー領域の全ての表面は、第１の共有結合表面修飾で修飾され得、少なくとも１つの隔離ペンの全ての表面は、第２の共有結合修飾で修飾され得る。
【０１２１】
ある実施形態において、マイクロ流体デバイスは、式Ｖ、式ＸＶＩ、式ＸＶＩＩ、式ＸＶＩＩＩ、式ＸＩＸ、式ＸＸ、式ＸＸＩ、式ＸＸＩＩ、式ＸＸＩＩＩ、式ＸＸＩＶ、式ＸＸＶ、式ＸＸＶＩ、式ＸＸＶＩＩ、式ＸＸＶＩＩＩ、式ＸＸＩＸ、式ＸＸＸＶＩ、式ＸＸＸＶＩＩ、式ＸＸＸＶＩＩＩ、式ＸＸＸＩＸ又は式ＸＬの表面から選択される第１及び第２の共有結合表面修飾の組合せの表面を有し得る。他の実施形態において、マイクロ流体デバイスは、第１の共有結合表面修飾を有するマイクロ流体デバイスの１つの領域並びに式Ｖ、式ＸＶＩ、式ＸＶＩＩ、式ＸＶＩＩＩ、式ＸＩＸ、式ＸＸ、式ＸＸＩ、式ＸＸＩＩ、式ＸＸＩＩＩ、式ＸＸＩＶ、式ＸＸＶ、式ＸＸＶＩ、式ＸＸＶＩＩ、［式ＸＸＶＩＩＩ、式ＸＸＩＸ、式ＸＸＸＶＩ、式ＸＸＸＶＩＩ、式ＸＸＸＶＩＩＩ、式ＸＸＸＩＸ又は式ＸＬの表面から選択され得る第２の共有結合表面修飾を有するマイクロ流体デバイスの第２の領域（例えば、第１の共有結合表面修飾を有するフロー領域及び第２の共有結合表面修飾を有する隔離ペン）を有し得る。
【０１２２】
共有結合的に修飾された表面の調製方法。
デバイス又は装置の構成要素として使用され得る材料の表面は、デバイス又は装置の組み立て前に修飾され得る。代替的に、部分的に又は完全に構成されたデバイス又は装置は、生体分子及び／又は微小物体（生物学的微小物体を含み得る）を含む生体材料と接触する全ての表面が同時に修飾されるように修飾され得る。ある実施形態において、デバイス及び／又は装置の内部全体は、デバイス及び／又は装置内の異なる表面に異なる材料があるとしても修飾され得る。ある実施形態において、部分的に又は完全に構成されたデバイス及び／又は装置は、本明細書に記載されるマイクロ流体デバイス又はその構成要素であり得る。
【０１２３】
修飾される表面は、表面における求核性部分が例えば油又は接着剤によって覆われず、反応に自由に利用可能であることを確実にするために、修飾前にクリーニングされ得る。クリーニングは、アルコール又はアセトンを含む溶媒による処理、超音波処理、蒸気クリーニングなどを含む任意の好適な方法によって行われ得る。代替的に又は加えて、このようなプレクリーニングは、様々な不純物を除去し得る酸素プラズマクリーナーにおいてカバー、マイクロ流体回路材料及び／又は基板を処理すると同時に、酸化表面（例えば、本明細書に記載されるように共有結合的に修飾され得る表面における酸化物）を導入することができる。代替的に、塩酸及び過酸化水素の混合物又は硫酸及び過酸化水素の混合物（例えば、約３：１から約７：１の硫酸対過酸化水素の比率を有し得るピラニア溶液）などの液相処理が酸素プラズマクリーナーの代わりに使用され得る。
【０１２４】
これは、表面における修飾のためのより多い部位を有利に提供し、それにより、より密に詰まった修飾表面層を提供することができる。
【０１２５】
表面を共有結合的に修飾する方法は、式ＸＸＸＩＩ、式Ｉ又は式ＩＩＩの表面修飾試薬で表面を修飾することを含む。
共有結合的に修飾された表面を導入することは、表面を、式ＸＸＸＩＩ：
Ｖ−Ｌｓｍ−表面修飾リガンド  式ＸＸＸＩＩ
（式中、Ｖ、Ｌｓｍ及び表面修飾リガンドは、上記のように定義される）の表面修飾化合物と接触させることと；式ＸＸＸＩＩの試薬を表面の求核性部分と反応させることと；式ＸＸＸＩ：
【化３４】
2019523696.tif 000037
（式中、ＬＧである）
の共有結合的に修飾された表面を形成することとを含み得る。ある実施形態において、式ＸＸＸＩＩの表面修飾化合物は、化合物であり、及び表面
【化３５】
2019523696.tif 000038
は、式Ｉ又は式ＩＩＩ：
Ｖ-（ＣＨ２）ｎ-表面修飾リガンド  式Ｉ
【化３６】
2019523696.tif 000039
について上記のように定義され、ここで、生成される共有結合的に修飾された表面は、式ＶＩＩＩ：
【化３７】
2019523696.tif 000040
の表面であり、式中、Ｚは、隣接するケイ素原子への結合であるか、又は表面への結合であり、及び表面
【化３８】
2019523696.tif 000041
は、上記のように定義される。
【０１２６】
他の実施形態において、式ＸＸＸＩの表面修飾化合物の反応によって生成される表面は、式ＩＸ：
【化３９】
2019523696.tif 000042
の構造を有する表面であり、式中、Ｚは、隣接するリン原子への結合であるか、又は表面への結合であり、及び表面
【化４０】
2019523696.tif 000043
は、上記のように定義される。
【０１２７】
表面を共有結合的に修飾する方法は、式ＸＸＸＩＩＩ、式ＩＶ又は式ＶＩの機能化試薬で表面を機能化することを含む。表面を式ＸＸＸＩＩＩの機能化試薬で共有結合的に機能化することは、表面を、式ＸＸＸＩＩＩ：
Ｖ−Ｌｆｍ−Ｒｘ  式ＸＸＸＩＩＩ
の試薬と接触させることと；式ＸＸＸＩＩＩの試薬を表面の求核性部分と反応させることと；式ＸＸＸ：
【化４１】
2019523696.tif 000044
（式中、Ｖ、Ｌｆｍ、Ｒｘ及びＬＧは、上に定義されるとおりである）
の機能化表面を形成することとを含み得る。
【０１２８】
ある実施形態において、式ＸＸＸＩＩＩの機能化試薬は、下式：
【化４２】
2019523696.tif 000045
の１つの構造を有する、式ＩＶ又は式ＶＩの機能化試薬であり；式Ｖ又は式ＶＩＩは、
【化４３】
2019523696.tif 000046
の機能化表面をそれぞれ提供し；Ｗ、Ｚ及びｎは、上に定義されるとおりであり、及び
【化４４】
2019523696.tif 000047
は、表面である。ある実施形態において、Ｗは、Ｏである。Ｒのそれぞれは、独立して、Ｈ又はＣ１〜Ｃ６アルキルであり得る。ある実施形態において、ｎは、７から２１の整数であり得る。他の実施形態において、ｎは、９、１４又は１６であり得る。他の実施形態において、ｎは、９である。ある実施形態において、Ｒは、Ｃ１〜Ｃ３アルキルである。他の実施形態において、Ｒは、メチル又はエチルである。さらに他の実施形態において、Ｒは、メチルである。
【０１２９】
表面修飾反応及び表面機能化反応の場合。
ある実施形態において、表面の求核性部分は、水酸化物、アミノ又はチオールである。ある他の実施形態において、表面の求核性部分は、水酸化物であり得る。表面は、金属、金属酸化物、ガラス、ポリマー又はそれらの任意の組合せであり得る。この方法によって修飾され得る表面材料は、本明細書に記載される任意の材料であり得る。
【０１３０】
接触工程は、表面を、本明細書に記載される任意の組合せであり得る、式ＸＸＸＩＩＩ、式ＩＶ、式ＶＩ、式ＸＸＸＩＩ、式Ｉ及び／又は式ＩＩＩの修飾試薬を含有する液体溶液と接触させることによって行われ得る。例えば、表面は、０．０１ｍＭ、０．１ｍＭ、０．５ｍＭ、１ｍＭ、１０ｍＭ又は１００ｍＭの、式ＸＸＸＩＩＩ、式ＩＶ、式ＶＩ、式ＸＸＸＩＩ、式Ｉ及び／又は式ＩＩＩの修飾試薬を含有する溶液に曝露され得る。反応は、周囲温度で行われ得、約２時間、４時間、８時間、１２時間、１８時間、２４時間又はそれらの間の任意の値の範囲の期間にわたって行われ得る。溶媒の例としては、限定はされないが、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、アセトニトリル（ＡＣＮ）、トルエン、１，３ビストリフルオロベンゼン又はFluorinert（商標）（３Ｍ）フッ素化溶媒が挙げられる。酢酸などの酸は、存在する場合、トリアルコキシ基の加水分解を促進することによって反応速度を上昇させるために溶液に加えられ得る。
【０１３１】
代替的に、表面は、本明細書に記載される任意の組合せであり得る、式ＸＸＸＩＩＩ、式ＩＶ、式ＶＩ、式ＸＸＸＩＩ、式Ｉ及び／又は式ＩＩＩの修飾試薬を含有する気相と接触され得る。ある実施形態において、反応工程が、表面を気相中の式ＸＸＸＩＩＩ、式ＩＶ、式ＶＩ、式ＸＸＸＩＩ、式Ｉ及び／又は式ＩＩＩの修飾試薬と接触させることによって行われる場合、制御された量の水蒸気も存在する。制御された量の水蒸気は、予め選択された量の硫酸マグネシウム七水和物を、修飾される表面を有する物体を含む同じチャンバ又はエンクロージャに入れることによって提供され得る。他の実施形態において、制御された量の水が外部の水蒸気供給によって反応チャンバ又はエンクロージャに導入され得る。反応は、大気圧と比べて減少した圧力下で行われ得る。
【０１３２】
反応は、約９５℃超又は約１００℃から約２００℃の温度で行われ得る。様々な実施形態において、反応は、約１００℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃、１４０℃、１５０℃、１６０℃、１７０℃、１８０℃、１９０℃又は約２００℃の温度で行われ得る。反応は、約２時間、６時間、８時間、１８時間、２４時間、４８時間、７２時間、８４時間又はそれを超えて継続され得る。
【０１３３】
修飾及び／又は機能化表面は、ある実施形態において、単層であり得る。ある実施形態において、修飾及び／又は機能化表面は、マイクロ流体チップのマイクロ流体回路素子の少なくとも１つの表面を含み得る。他の実施形態において、修飾及び／又は機能化表面は、マイクロ流体デバイスの流体保有部分に面する表面の全てを含み得る。例えば、例示的なマイクロ流体デバイス２００、２３０において、上部電極２１０の内面、電極活性化基板２０６の内面２０８、マイクロ流体回路材料１１６（図１Ｂ、２Ａ、２Ｂを参照されたい）の表面は、その全てがマイクロ流体チャネル１２２に面し、ペン２２４、２２６、２２８が機能化され得る。同様に、図２Ｄ〜２Ｆにおいて、マイクロ流体回路材料２６０の内面、隔離ペン２７０を画定する分離構造２７２の表面又はマイクロ流体回路２６２に面する全ての表面が式ＸＸＸＩＩＩ、式ＩＶ、式ＶＩ、式ＸＸＸＩＩ、式Ｉ及び／又は式ＩＩＩの修飾試薬との反応によって修飾され得る。
【０１３４】
機能化表面のさらなる修飾。
表面を共有結合的に修飾する方法は、式ＸＸＸ：
【化４５】
2019523696.tif 000048
（式中、ＬＧ、Ｌｆｍ及びＲｘは、それぞれ上記のように定義され、及び
【化４６】
2019523696.tif 000049
は、表面である）
の構造を有する機能化表面を提供することと；反応性部分Ｒｘを、式ＸＩＩ：
ＲＰ−Ｌ−表面接触部分  式ＸＩＩ
（式中、ＲＰは、反応対部分であり；Ｌは、リンカーであり、及び表面接触部分は、上に定義されるとおりである）の構造を有する表面修飾試薬と反応させることとを含み得る。当該技術分野において公知であるように化学結合の制限に従って、リンカーＬは、結合であり得るか、又はケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含み得る。ある実施形態において、当該技術分野において公知であるように化学結合の制限に従って、リンカーＬは、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含み得る。リンカーＬ又は表面接触部分は、０、１、２又は３つの結合基ＣＧを含み得、それにより、式ＸＸＸＩ：
【化４７】
2019523696.tif 000050
の構造を有する共有結合的に修飾された表面を生成し、式中、Ｌｓｍは、上に定義されるとおりである。
【０１３５】
ある実施形態において、式ＸＸＸの機能化表面は、式Ｖ又は式ＶＩＩ：
【化４８】
2019523696.tif 000051
の機能化表面であり得、式中、Ｗは、Ｏ、Ｓ又はＮであり、Ｚは、表面に結合された隣接するケイ素原子への結合であるか、又は表面への結合であり、ｎは、約３〜２１の整数であり、ある実施形態において、ｎは、７から２１の整数である。Ｚが結合される隣接するケイ素原子は、上述される別の表面修飾分子に組み込まれ得る。生成される共有結合的に修飾された表面は、式ＶＩＩＩ：
【化４９】
2019523696.tif 000052
の構造を有する表面修飾分子であり得、式中、Ｓ、Ｚ、ｎ及び
【化５０】
2019523696.tif 000053
は、それぞれ式Ｖ又は式ＶＩＩについて上に定義されるとおりである。Ｚが、隣接するケイ素原子への結合である場合、ケイ素原子は、下式：
【化５１】
2019523696.tif 000054
の別の表面修飾分子の部分であり得る。
【０１３６】
ある実施形態において、ｎは、９から２１の整数である。他の実施形態において、ｎは、９、１４又は１６である。他の実施形態において、ｎは、９である。ある実施形態において、Ｗは、Ｏである。
【０１３７】
他の実施形態において、式ＸＸＸＩの構造を有する生成物である共有結合的に修飾された表面は、式ＩＸ：
【化５２】
2019523696.tif 000055
の構造を有し得、式中、Ｚは、隣接するリン原子への結合であるか、又は表面への結合であり、及び表面
【化５３】
2019523696.tif 000056
は、上記のように定義される。
【０１３８】
アルキンが機能化表面（Ｒｘ）又は式ＸＩＩ（ＲＰ反応対部分）の表面修飾試薬中に存在する場合、それは、非環式アルキンであり得、「クリック」環化反応におけるアジドとの反応は、銅（Ｉ）塩によって触媒され得る。銅（Ｉ）塩が反応を触媒するのに使用される場合、反応混合物は、反応の速度又は程度を促進し得る他の試薬を任意選択的に含み得る。表面修飾試薬又は機能化表面のアルキンがシクロオクチンである場合、対応する機能化表面又は表面修飾試薬のアジドとの「クリック」環化反応は、銅フリーであり得る。「クリック」環化反応は、それにより、表面修飾リガンドを機能化表面に結合して、共有結合的に修飾された表面を形成する。環化反応は、銅（Ｉ）塩によって触媒され得、反応の速度又は程度を促進し得る他の試薬を任意選択的に含み得る。機能化表面について上述されるように、共有結合的に修飾された表面は、マイクロ流体デバイスの少なくとも１つの表面であり得る。ある実施形態において、共有結合的に修飾された表面は、マイクロ流体デバイスの内部の実質的に全ての流体に面する表面を含み得る。
【０１３９】
銅触媒。
任意の好適な銅（Ｉ）触媒が使用され得る。ある実施形態において、ヨウ化銅（Ｉ）、塩化銅（Ｉ）、臭化銅（Ｉ）又は別の銅（Ｉ）塩である。他の実施形態において、銅（ＩＩ）塩は、アスコルビン酸塩などの還元剤と組み合わせて使用されて、銅（Ｉ）種をインサイチュで生成し得る。硫酸銅又は酢酸銅が好適な銅（ＩＩ）塩の非限定的な例である。他の実施形態において、アスコルビン酸塩などの還元剤は、反応の過程で十分な銅（Ｉ）種を確保するために銅（Ｉ）塩と組み合わせて存在し得る。銅金属を用いて、酸化還元反応においてＣｕ（Ｉ）種を提供し、Ｃｕ（ＩＩ）種も生成し得る。［ＣｕＢｒ（ＰＰｈ３）３］などの銅の配位錯体、銅のシリコタングステン酸塩錯体、［Ｃｕ（ＣＨ３ＣＮ）４］ＰＦ６又は（Ｅｔｏ）３Ｐ  ＣｕＩが使用され得る。さらに他の実施形態において、シリカ担持銅触媒、銅ナノクラスター又は銅／酸化第一銅ナノ粒子が触媒として用いられ得る。
【０１４０】
他の反応促進剤。
上述されるように、酸素が反応から厳密に除外されていなくても、アスコルビン酸ナトリウムなどの還元剤を用いて、反応を通して銅（Ｉ）種を維持させ得る。他の補助リガンドは、銅（Ｉ）種を安定させるために反応混合物に含まれ得る。限定はされないが、トリス（ベンジル−１Ｈ−１，２、３−トリアゾール−４−イル）メチルアミン（ＴＢＴＡ）又は３［トリス（３−ヒドロキシプロピルトリアゾリルメチル）アミン（ＴＨＰＴＡ）を含むトリアゾリル含有リガンドが使用され得る。反応を促進するために使用され得る別の種類の補助リガンドは、スルホン化バソフェナントロリンであり、これは、同様に水溶性であり、酸素が除外され得る場合に使用され得る。
【０１４１】
当該技術分野において公知であるような他の化学的結合を用いて、反応対部分について記載される機能化表面に表面修飾試薬を結合し得る。
【０１４２】
溶媒及び反応条件。
マイクロ流体デバイスの内面が、表面修飾試薬と反応する機能化表面である場合、反応は、表面修飾試薬の溶液をマイクロ流体デバイス内に及びマイクロ流体デバイスを通して流すことによって行われ得る。様々な実施形態において、表面修飾試薬溶液は、水溶液であり得る。他の有用な溶媒としては、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）水溶液、ＤＭＦ、アセトニトリルが挙げられ、又はアルコールが使用され得る。反応は、室温又は高温で行われ得る。ある実施形態において、反応は、約１５℃から約６０℃；約１５℃から約５５℃；約１５℃から約５０℃；約２０℃から約４５℃の範囲の温度で行われる。ある実施形態において、マイクロ流体デバイスの機能化表面を、共有結合的に修飾された表面に転化するための反応は、約１５℃、２０℃、２５℃、３０℃、３５℃、４０℃、４５℃、５０℃、５５℃又は約６０℃の温度で行われる。
【０１４３】
組み合わされた表面を生成する方法。
基部、カバー及びマイクロ流体回路材料であって、その中に流体回路を画定するマイクロ流体回路材料を含むエンクロージャを有するマイクロ流体デバイスの少なくとも１つの内面上に共有結合的に修飾された表面を調製する方法は、少なくとも１つの内面を第１の修飾試薬及び第２の修飾試薬と接触させることと；第１の修飾試薬を少なくとも１つの内面の第１の求核性部分と反応させることと；第２の修飾試薬を少なくとも１つの内面の第２の求核性部分と反応させることと；第１の結合基と、第１の表面接触部分又は第１の反応性部分である第１の部分とを含む第１の共有結合表面修飾、及び第２の結合基と、第２の表面接触部分又は第２の反応性部分である第２の部分とを含む第２の共有結合表面修飾を含む少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面を形成することとを含み、第１の結合基は、第２の結合基と異なり、又は第１の部分は、第２の部分と異なる。
【０１４４】
ある実施形態において、第１の修飾試薬と表面との反応は、第２の修飾試薬を反応させるのと同時に行われ得る。例えば、第１の修飾試薬及び第２の修飾試薬が両方とも表面修飾化合物（例えば、式ＸＸＸＩＩ、式Ｉ、式ＩＩ、式ＩＩＩ）である場合、限定はされないが、２つの異なるシロキサン試薬などの２つの表面修飾試薬の混合物が化学蒸着によって同時に反応され得る。２つの試薬の比率は、必要に応じて異なるパーセンテージの２つの表面修飾（例えば、表面修飾リガンド）を得るために変化され得る。別の例において、表面は、機能化表面であり得、第１及び第２の修飾試薬は、表面修飾試薬（例えば、式ＸＩＩ）及び／又は二次機能化試薬（式ＸＸＸＩＶ）であり、２つの修飾試薬の混合物は、同時に機能化表面の反応性部分と反応され得る。
【０１４５】
他の実施形態において、第１の修飾試薬と表面との反応は、第２の修飾試薬をマイクロ流体デバイスの少なくとも１つの内面と反応させる前又は後に行われ得る。例えば、表面は、機能化表面（式ＸＸＸ、式Ｖ又は式ＶＩＩの表面を有する）であり得、第１の修飾試薬は、直交Ｒｘ２又は表面修飾試薬を導入し得る二次機能化試薬であり得る。反応は、限定された量の二次機能化試薬を用いて行われ得、それにより、機能化表面の反応性部分Ｒｘの一部のみである。代替的に、第１の反応は、限定された量の表面修飾試薬を用いて行われ得るため、全ての反応性部分が結合されるとは限らない。これは、例えば、これらの第１の導入される表面修飾により長いリンカー領域を導入するために行われ得る。次の反応は、曝露される反応性部分の全てに所望の表面接触部分を導入し得るか、又は未反応の元の反応性部分部位のみと反応し得る表面修飾試薬の使用により、第２の表面修飾を導入し得る。直交Ｒｘ２が導入されている場合、さらなる反応は、Ｒｘ２のみと反応し、元の機能化表面の反応性部分Ｒｘと反応しない好適な表面修飾試薬を用いて行われ得る。
【０１４６】
ある実施形態において、表面との第１の修飾試薬の反応及び第２の修飾試薬の反応は、表面上のランダムな位置で起こり得る。他の実施形態において、第１の修飾試薬の反応は、表面の第１の領域内で起こり得、第２の修飾試薬の反応は、第１の領域に隣接する表面の第２の領域内で起こり得る。例えば、マイクロ流体デバイスのチャネル内の表面は、第１の表面修飾で選択的に修飾され得、チャネル内の表面に隣接する隔離ペン内の表面は、第２の異なる表面修飾で選択的に修飾され得る。
【０１４７】
さらに他の実施形態において、第１の修飾試薬の反応は、少なくとも１つの表面上で互いに隔てられた複数の第１の領域内で起こり得、第２の修飾反応の反応は、互いに隔てられた複数の第１の領域を取り囲む第２の領域で起こり得る。
【０１４８】
様々な実施形態において、第１の表面修飾及び第２の表面修飾の組合せを導入するためのマイクロ流体デバイスの１つ又は複数の表面の修飾は、マイクロ流体デバイスが組み立てられた後に行われ得る。１つの非限定的な例において、第１及び第２の表面修飾は、マイクロ流体デバイスの組み立て後に化学蒸着によって導入され得る。別の非限定的な例において、第１の反応性部分を有する第１の表面修飾及び第２の直交反応性部分を有する第２の表面修飾を有する機能化表面が導入され得る。２つの異なる表面接触部分を有する２つの異なる表面修飾リガンドへの異なる転化が続いて起こり得る。別の実施形態において、マイクロ流体デバイスは、式ＸＸＸ、式Ｖ又は式ＶＩＩの単一の機能化表面を有し得、これは、２つの表面修飾試薬の混合物又は表面修飾試薬及び二次機能化試薬の混合物によって異なって修飾され得る（第２の異なる表面接触部分を有する表面修飾リガンドへの二次機能化表面の転化が続く。
【０１４９】
ある実施形態において、第１及び第２の表面修飾の組合せの少なくとも１つは、マイクロ流体デバイスの組み立て前に行われ得る。ある実施形態において、少なくとも１つの表面の修飾は、マイクロ流体デバイスの組み立て後に行われ得る。
【０１５０】
ある実施形態において、マイクロ流体デバイスを作製する方法は、マイクロ流体デバイスの組み立て前に基部又はカバーの１つの第１の修飾表面を形成することと；マイクロ流体デバイスを組み立てることであって、基部又はカバーの１つの第１の共有結合的に修飾された表面をマイクロ流体回路材料及びカバー又は基部の他の非修飾ものとともに組み立てることを含む、組み立てることと；組み立てられたマイクロ流体デバイスの非修飾表面上に第２の修飾表面を形成することとを含む。例えば、第１の表面修飾は、組み立て前にマイクロ流体デバイスのカバーの部分上に導入され得、依然として残っているカバーの未反応部分があり得る。マイクロ流体デバイスは、組み立てられ、次に第２の表面修飾（例えば、式ＸＸＸＩＩ、式Ｉ、式ＩＩ、式ＩＩＩの表面修飾化合物）と反応され得、第２の表面修飾は、カバーの内面に残っている非修飾領域の全てと反応するだけでなく、基部及びマイクロ流体回路材料の残りの内面の全てとも反応する。
【０１５１】
ある実施形態において、共有結合的に修飾された表面は、式ＸＸＸ、式Ｖ又は式ＶＩＩの機能化表面；及びその中に配置される式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの第１の共有結合的に修飾された表面の組合せを有する。本方法は、式ＸＸＸ、式Ｖ又は式ＶＩＩの機能化表面を、式ＸＸＸＩＶ：
ＲＰ−Ｌｆｍ−Ｒｘ２  式ＸＸＸＩＶ
の二次機能化試薬と反応させることをさらに含み得る。
【０１５２】
式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの第１の共有結合的に修飾された表面の存在下において、式ＸＸＸの二次機能化表面を生成する。本方法は、式ＸＸＸの二次機能化表面を、式ＸＩＩの構造を有する表面修飾試薬と反応させ、それにより、式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの第１の共有結合的に修飾された表面の存在下において、式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの第２の共有結合的に修飾された表面を生成することをさらに含み得る。
【０１５３】
代替的に、本方法は、式ＸＸＸ、式Ｖ又は式ＶＩＩの第１の形成された機能化表面を、式ＸＩＩの構造を有する表面修飾試薬と反応させ、それにより、式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの第１の共有結合的に修飾された表面の存在下において、式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの第２の共有結合的に修飾された表面を生成することをさらに含み得る。
【０１５４】
使用。
上述される式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの構造を有する表面を導入するための修飾に好適な１つ又は複数の表面を有する材料、デバイス及び／又は装置としては、限定はされないが、フローサイトメトリーセル、アフェレシス遠心分離機器、管類及び収容容器；又は任意の種類の生物学的分析プロセス若しくは生体材料選別プロセスのための細胞、細胞フラグメント、タンパク質又は核酸を取り扱うマイクロ流体デバイスが挙げられる。式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの構造を有する表面は、微小規模材料、デバイス及び／又は装置に限定されず、いくつかの非限定的な例において、大規模な生物学的生産機器、医療機器又は水精製機器及びその分析機器に使用され得る。
【０１５５】
充填方法。
生物学的微小物体又は微小物体（限定はされないが、ビーズなど）の充填は、本明細書に記載されるように、流量、重力、誘電泳動（ＤＥＰ）力、エレクトロウェッティング、磁力又はそれらの任意の組合せの使用を含み得る。ＤＥＰ力は、光電子ピンセット（ＯＥＴ）構成などによって光学的に、及び／又は時間的／空間的パターンで１つ又は複数の電極領域の活性化などによって電気的に生成され得る。同様に、エレクトロウェッティング力は、光エレクトロウェッティング（ＯＥＷ）構成などによって光学的に、及び／又は時間的空間的パターンで１つ又は複数の電極領域の活性化などによって電気的に提供され得る。
【０１５６】
このようなデバイスを操作及び観察するためのマイクロ流体デバイス及びシステム。
図１Ａは、マイクロ流体デバイス１００及びシステム１５０の例を示し、これは、生物学的微小物体を維持し、単離し、アッセイし、又は培養するのに使用され得る。マイクロ流体デバイス１００の部分図を提供するためにそのカバー１１０の部分切り欠き図を有するマイクロ流体デバイス１００の斜視図が示される。マイクロ流体デバイス１００は、一般に、流体培地１８０が流れ得る流路１０６を含むマイクロ流体回路１２０を含み、流路１０６は、任意選択的に、１つ又は複数の微小物体（図示せず）をマイクロ流体回路１２０内に及び／又はマイクロ流体回路１２０に通して搬送する。単一のマイクロ流体回路１２０が図１Ａに示されるが、好適なマイクロ流体デバイスは、複数（例えば、２つ又は３つ）のこのようなマイクロ流体回路を含み得る。それにもかかわらず、マイクロ流体デバイス１００は、ナノ流体デバイスであるように構成され得る。図１Ａに示されるように、マイクロ流体回路１２０は、複数のマイクロ流体隔離ペン１２４、１２６、１２８及び１３０を含み得、各隔離ペンは、流路１０６と流体連通する１つ又は複数の開口部を有し得る。図１Ａのデバイスのある実施形態において、隔離ペンは、流路１０６と流体連通する１つのみの開口部を有し得る。以下にさらに説明されるように、マイクロ流体隔離ペンは、培地１８０が流路１０６を通って流れているときでも、微小物体をマイクロ流体デバイス１００などのマイクロ流体デバイス内に保持するように最適化された様々な特徴及び構造を含む。しかしながら、これに移る前に、マイクロ流体デバイス１００及びシステム１５０の簡単な説明が提供される。
【０１５７】
図１Ａに概して示されるように、マイクロ流体回路１２０はエンクロージャ１０２により画定される。エンクロージャ１０２は異なる構成で物理的に構造化することができるが、図１Ａに示される例では、エンクロージャ１０２は、支持構造体１０４（例えば、基部）、マイクロ流体回路構造１０８、及びカバー１１０を含むものとして示されている。支持構造体１０４、マイクロ流体回路構造１０８、及びカバー１１０は、互いに取り付けることができる。例えば、マイクロ流体回路構造１０８は、支持構造体１０４の内面１０９に配置することができ、カバー１１０は、マイクロ流体回路構造１０８を覆って配置することができる。支持構造体１０４及びカバー１１０と一緒に、マイクロ流体回路構造１０８は、マイクロ流体回路１２０の要素を画定することができる。
【０１５８】
図１Ａに示されるように、支持構造体１０４は、マイクロ流体回路１２０の下部にあり得、カバー１１０はマイクロ流体回路１２０の上部にあり得る。代替的に、支持構造体１０４及びカバー１１０は、他の向きで構成され得る。例えば、支持構造体１０４は、マイクロ流体回路１２０の上部にあり得、カバー１１０はマイクロ流体回路１２０の下部にあり得る。それに関係なく、それぞれがエンクロージャ１０２内又は外への通路を含む１つ又は複数のポート１０７があり得る。通路の例としては、弁、ゲート、貫通孔等が挙げられる。示されるように、ポート１０７は、マイクロ流体回路構造１０８のギャップにより作られる貫通孔である。しかし、ポート１０７は、カバー１１０等のエンクロージャ１０２の他の構成要素に配置することができる。１つのみのポート１０７が図１Ａに示されているが、マイクロ流体回路１２０は２つ以上のポート１０７を有することができる。例えば、流体がマイクロ流体回路１２０に入るための流入口として機能する第１のポート１０７があり得、流体がマイクロ流体回路１２０を出るための流出口として機能する第２のポート１０７があり得る。ポート１０７が流入口として機能するか、それとも流出口として機能するかは、流体が流路１０６を通って流れる方向に依存し得る。
【０１５９】
支持構造体１０４は、１つ又は複数の電極（図示せず）と、基板又は複数の相互接続された基板を含むことができる。例えば、支持構造体１０４は、１つ又は複数の半導体基板を含むことができ、各半導体基板は電極に電気的に接続される（例えば、半導体基板の全て又はサブセットは、１つの電極に電気的に接続することができる）。支持構造体１０４は、プリント回路基板組立体（「ＰＣＢＡ」）を更に含むことができる。例えば、半導体基板はＰＣＢＡ上に搭載することができる。
【０１６０】
マイクロ流体回路構造１０８は、マイクロ流体回路１２０の回路要素を画定することができる。そのような回路要素は、マイクロ流体回路１２０に流体が充填される場合、流体的に相互接続することができる、フロー領域（１つ又は複数のフローチャネルを含み得る）、チャンバ、ペン、トラップ等の空間又は領域を含むことができる。図１Ａに示されるマイクロ流体回路１２０では、マイクロ流体回路１０８は、枠１１４及びマイクロ流体回路材料１１６を含む。枠１１４は、マイクロ流体回路材料１１６を部分的又は完全に囲むことができる。枠１１４は、例えば、マイクロ流体回路材料１１６を実質的に囲む比較的剛性の構造であり得る。例えば、枠１１４は金属材料を含むことができる。
【０１６１】
マイクロ流体回路材料１１６には、キャビティ等をパターニングして、マイクロ流体回路１２０の回路要素及び相互接続を画定することができる。マイクロ流体回路材料１１６は、ガス透過可能であり得る可撓性ポリマー（例えば、ゴム、プラスチック、エラストマー、シリコーン、ポリジメチルシロキサン（「ＰＤＭＳ」）等）等の可撓性材料を含むことができる。マイクロ流体回路材料１１６を構成することができる材料の他の例としては、成形ガラス、シリコーン（フォトパターニング可能シリコーン又は「ＰＰＳ」）等のエッチング可能材料、フォトレジスト（例えば、ＳＵ８）等が挙げられる。幾つかの実施形態では、そのような材料  −  したがって、マイクロ流体回路材料１１６  −  は、剛性及び／又はガスを実質的に不透過であり得る。それに関係なく、マイクロ流体回路材料１１６は、支持構造体１０４上及び枠１１４内部に配置することができる。
【０１６２】
カバー１１０は、枠１１４及び／又はマイクロ流体回路材料１１６の一体部分であり得る。代替的に、カバー１１０は、図１Ａに示されるように、構造的に別個の要素であり得る。カバー１１０は、枠１１４及び／又はマイクロ流体回路材料１１６と同じ又は異なる材料を含むことができる。同様に、支持構造体１０４は、示されるように枠１１４若しくはマイクロ流体回路材料１１６とは別個の構造であってもよく、又は枠１１４若しくはマイクロ流体回路材料１１６の一体部分であってもよい。同様に、枠１１４及びマイクロ流体回路材料１１６は、図１Ａに示されるように別個の構造であってもよく、又は同じ構造の一体部分であってもよい。
【０１６３】
幾つかの実施形態では、カバー１１０は剛性材料を含むことができる。剛性材料は、ガラス又は同様との特性を有する材料であり得る。幾つかの実施形態では、カバー１１０は変形可能材料を含むことができる。変形可能材料は、ＰＤＭＳ等のポリマーであり得る。幾つかの実施形態では、カバー１１０は、剛性材料及び変形可能材料の両方を含むことができる。例えば、カバー１１０の１つ又は複数の部分（例えば、隔離ペン１２４、１２６、１２８、１３０上に位置する１つ又は複数の部分）は、カバー１１０の剛性材料と界面を接する変形可能材料を含むことができる。幾つかの実施形態では、カバー１１０は１つ又は複数の電極を更に含むことができる。１つ又は複数の電極は、ガラス又は同様の絶縁材料でコーティングし得る、インジウム−錫−酸化物（ＩＴＯ）等の導電性酸化物を含むことができる。代替的に、１つ又は複数の電極は、ポリマー（例えば、ＰＤＭＳ）等の変形可能ポリマーに埋め込まれた単層ナノチューブ、多層ナノチューブ、ナノワイヤ、導電性ナノ粒子のクラスタ、又はそれらの組合せ等の可撓性電極であり得る。マイクロ流体デバイスで使用することができる可撓性電極は、例えば、米国特許出願公開第２０１２／０３２５６６５号（Chiouら）に記載されており、この内容は参照により本明細書に援用される。幾つかの実施形態では、カバー１１０は、細胞の接着、生存、及び／又は成長を支持するように変更することができる（例えば、マイクロ流体回路１２０に向かって内側に面する表面の全て又は部分を調整することにより）。変更は、合成ポリマー又は天然ポリマーのコーティングを含み得る。幾つかの実施形態では、カバー１１０及び／又は支持構造体１０４は、光を透過することができる。カバー１１０は、ガス透過可能な少なくとも１つの材料（例えば、ＰＤＭＳ又はＰＰＳ）を含むこともできる。
【０１６４】
図１Ａは、マイクロ流体デバイス１００等のマイクロ流体デバイスを動作させ制御するシステム１５０も示す。システム１５０は、電源１９２、撮像デバイス（撮像モジュール１６４内に組み込まれ、図１Ａに明示的に示されていない）、及び傾斜デバイス１９０（傾斜モジュール１６６の部分であり、図１Ａに明示的に示されていない）を含む。
【０１６５】
電源１９２は、電力をマイクロ流体デバイス１００及び／又は傾斜デバイス１９０に提供し、バイアス電圧又は電流を必要に応じて提供することができる。電源１９２は、例えば、１つ又は複数の交流（ＡＣ）及び／又は直流（ＤＣ）電圧源又は電流源を含むことができる。撮像デバイス１９４（以下で述べられる撮像モジュール１６４の一部）は、マイクロ流体回路１２０内部の画像を捕捉する、デジタルカメラ等のデバイスを含むことができる。幾つかの場合、撮像デバイス１９４は、高速フレームレート及び／又は高感度（例えば、低光用途用）を有する検出器を更に含む。撮像デバイス１９４は、刺激放射線及び／又は光線をマイクロ流体回路１２０内に向け、マイクロ流体回路１２０（又はマイクロ流体回路１２０内に含まれる微小物体）から反射されるか、又は発せられる放射線及び／又は光線を収集する機構を含むこともできる。発せられる光線は可視スペクトル内であり得、例えば、蛍光放射を含み得る。反射光線は、ＬＥＤ又は水銀灯（例えば、高圧水銀灯）若しくはキセノンアーク灯等の広域スペクトル灯から発せられた反射放射を含み得る。図３Ｂに関して考察するように、撮像デバイス１９４は顕微鏡（又は光学縦列）を更に含み得、これは接眼レンズを含んでもよく、又は含まなくてもよい。
【０１６６】
システム１５０は、１つ又は複数の回転軸の周りでマイクロ流体デバイス１００を回転させるように構成される傾斜デバイス１９０（以下で述べられる傾斜モジュール１６６の一部）を更に含む。幾つかの実施形態では、傾斜デバイス１９０は、マイクロ流体デバイス１００（したがって、マイクロ流体回路１２０）を水平向き（すなわち、ｘ軸及びｙ軸に相対して０°）、垂直向き（すなわち、ｘ軸及び／又はｙ軸に相対して９０°）、又はそれらの間の任意の向きで保持することができるように、少なくとも１つの軸の周りでマイクロ流体回路１２０を含むエンクロージャ１０２を支持及び／又は保持するように構成される。軸に相対するマイクロ流体デバイス１００（及びマイクロ流体回路１２０）の向きは、本明細書では、マイクロ流体デバイス１００（及びマイクロ流体回路１２０）の「傾斜」と呼ばれる。例えば、傾斜デバイス１９０は、ｘ軸に相対して０．１°、０．２°、０．３°、０．４°、０．５°、０．６°、０．７°、０．８°、０．９°、１°、２°、３°、４°、５°、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、３５°、４０°、４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°、８０°、９０°、又はそれらの間の任意の度数でマイクロ流体デバイス１００を傾斜させることができる。水平向き（したがって、ｘ軸及びｙ軸）は、重力により定義される垂直軸に垂直なものとして定義される。傾斜デバイスは、マイクロ流体デバイス１００（及びマイクロ流体回路１２０）をｘ軸及び／又はｙ軸に相対して９０°よりも大きい任意の角度に傾斜させるか、又はマイクロ流体デバイス１００（及びマイクロ流体回路１２０）をｘ軸若しくはｙ軸に相対して１８０°に傾斜させて、マイクロ流体デバイス１００（及びマイクロ流体回路１２０）を真逆にすることもできる。同様に、幾つかの実施形態では、傾斜デバイス１９０は、流路１０６又はマイクロ流体回路１２０の何らかの他の部分により定義される回転軸の周りでマイクロ流体デバイス１００（及びマイクロ流体回路１２０）を傾斜させる。
【０１６７】
幾つかの場合、マイクロ流体デバイス１００は、流路１０６が１つ又は複数の隔離ペンの上方又は下方に位置するように、垂直向きに傾斜する。「上方」という用語は、本明細書で使用される場合、流路１０６が、重力により定義される垂直軸上で１つ又は複数の隔離ペンよりも高く位置する（すなわち、流路１０６の上方の隔離ペン内の物体が流路内の物体よりも高い重力位置エネルギーを有する）ことを示す。「下方」という用語は、本明細書で使用される場合、流路１０６が、重力により定義される垂直軸上で１つ又は複数の隔離ペンよりも下に位置する（すなわち、流路１０６の下方の隔離ペン内の物体が流路内の物体よりも低い重力位置エネルギーを有する）ことを示す。
【０１６８】
幾つかの場合、傾斜デバイス１９０は、流路１０６と平行な軸の周りでマイクロ流体デバイス１００を傾斜させる。更に、マイクロ流体デバイス１００は、流路１０６が、隔離ペンの真上又は真下に配置されずに、１つ又は複数の隔離ペンの上方又は下方に配置されるように、９０°未満の角度に傾斜することができる。他の場合、傾斜デバイス１９０は、流路１０６に直交する軸の周りでマイクロ流体デバイス１００を傾斜させる。更に他の場合、傾斜デバイス１９０は、流路１０６に平行でもなく直交もしない軸の周りでマイクロ流体デバイス１００を傾斜させる。
【０１６９】
システム１５０は培地源１７８を更に含むことができる。培地源１７８（例えば、容器、リザーバ等）は、それぞれが異なる流体培地１８０を保持する複数のセクション又は容器を含むことができる。したがって、培地源１７８は、図１Ａに示されるように、マイクロ流体デバイス１００の外部にある、マイクロ流体デバイス１００とは別個のデバイスであり得る。代替的に、培地源１７８は、全体的又は部分的に、マイクロ流体デバイス１００のエンクロージャ１０２内部に配置することができる。例えば、培地源１７８は、マイクロ流体デバイス１００の部分であるリザーバを含むことができる。
【０１７０】
図１Ａは、システム１５０の一部を構成し、マイクロ流体デバイス１００と併せて利用することができる制御及び監視機器１５２の例の簡易ブロック図表現も示す。示されるように、そのような制御及び監視機器１５２の例は、培地源１７８を制御する培地モジュール１６０と、マイクロ流体回路１２０での微小物体（図示せず）及び／又は培地（例えば、培地の液滴）の移動及び／又は選択を制御する原動モジュール１６２と、画像（例えば、デジタル画像）を捕捉する撮像デバイス１９４（例えば、カメラ、顕微鏡、光源、又はそれらの任意の組合せ）を制御する撮像モジュール１６４と、傾斜デバイス１９０を制御する傾斜モジュール１６６とを含むマスタコントローラ１５４を含む。制御機器１５２は、マイクロ流体デバイス１００に関する他の機能を制御、監視、又は実行する他のモジュール１６８を含むこともできる。示されるように、機器１５２は、表示デバイス１７０及び入／出力デバイス１７２を更に含むことができる。
【０１７１】
マスタコントローラ１５４は、制御モジュール１５６及びデジタルメモリ１５８を含むことができる。制御モジュール１５６は、例えば、メモリ１５８内に非一時的データ又は信号として記憶される機械実行可能命令（例えば、ソフトウェア、ファームウェア、ソースコード等）に従って動作するように構成されるデジタルプロセッサを含むことができる。代替的に又は追加として、制御モジュール１５６は、ハードワイヤードデジタル回路及び／又はアナログ回路を含むことができる。培地モジュール１６０、原動モジュール１６２、撮像モジュール１６４、傾斜モジュール１６６、及び／又は他のモジュール１６８は、同様に構成され得る。したがって、マイクロ流体デバイス１００又は任意の他のマイクロ流体装置に関して実行されるものとして本明細書で考察される機能、プロセス、行動、動作、又はプロセスのステップは、上述したように構成されるマスタコントローラ１５４、培地モジュール１６０、原動モジュール１６２、撮像モジュール１６４、傾斜モジュール１６６、及び／又は他のモジュール１６８の任意の１つ又は複数により実行され得る。同様に、マスタコントローラ１５４、培地モジュール１６０、原動モジュール１６２、撮像モジュール１６４、傾斜モジュール１６６、及び／又は他のモジュール１６８は、通信可能に結合されて、本明細書において考察される任意の機能、プロセス、行動、動作、又はステップで使用されるデータを送受信し得る。
【０１７２】
培地モジュール１６０は培地源１７８を制御する。例えば、培地モジュール１６０は、培地源１７８を制御して、選択された流体培地１８０をエンクロージャ１０２に入れる（例えば、流入口１０７を介して）ことができる。培地モジュール１６０は、エンクロージャ１０２からの培地の取り出し（例えば、流出口（図示せず）を通して）を制御することもできる。したがって、１つ又は複数の培地を選択的にマイクロ流体回路１２０に入れ、マイクロ流体回路１２０から搬出することができる。培地モジュール１６０は、マイクロ流体回路１２０内部の流路１０６での流体培地１８０のフローを制御することもできる。例えば、幾つかの実施形態では、培地モジュール１６０は、傾斜モジュール１６６が傾斜デバイス１９０に所望の傾斜角までマイクロ流体デバイス１００を傾斜させる前に、流路１０６内及びエンクロージャ１０２を通る培地１８０のフローを停止させる。
【０１７３】
原動モジュール１６２は、マイクロ流体回路１２０での微小物体（図示せず）の選択、捕捉、及び移動を制御するように構成され得る。図１Ｂ及び図１Ｃに関して後述するように、エンクロージャ１０２は、誘電泳動（ＤＥＰ）構成、光電子ピンセット（ＯＥＴ）構成、及び／又は光電子ウェッティング（ＯＥＷ）構成（図１Ａに示されず）を含むことができ、原動モジュール１６２は、電極及び／又はトランジスタ（例えば、フォトトランジスタ）のアクティブ化を制御して、流路１０６及び／又は隔離ペン１２４、１２６、１２８、１３０で微小物体（図示せず）及び／又は培地の液滴（図示せず）を選択し移動させることができる。
【０１７４】
撮像モジュール１６４は撮像デバイス１９４を制御することができる。例えば、撮像モジュール１６４は、撮像デバイス１９４から画像データを受信し、処理することができる。撮像デバイス１９４からの画像データは、撮像デバイス１９４により捕捉された任意のタイプの情報を含むことができる（例えば、微小物体、培地の液滴、蛍光標識等の標識の蓄積の有無等）。撮像デバイス１９４により捕捉された情報を使用して、撮像モジュール１６４は、物体（例えば、微小物体、培地の液滴）の位置及び／又はマイクロ流体デバイス１００内のそのような物体の移動速度を更に計算することができる。
【０１７５】
傾斜モジュール１６６は、傾斜デバイス１９０の傾斜移動を制御することができる。代替的に又は追加として、傾斜モジュール１６６は、重力を介して１つ又は複数の隔離ペンへの微小物体の移送を最適化するように、傾斜率及びタイミングを制御することができる。傾斜モジュール１６６は、撮像モジュール１６４と通信可能に結合されて、マイクロ流体回路１２０での微小物体及び／又は培地の液滴の移動を記述するデータを受信する。このデータを使用して、傾斜モジュール１６６は、マイクロ流体回路１２０の傾斜を調整して、マイクロ流体回路１２０内で微小物体及び／又は培地の液滴が移動する率を調整し得る。傾斜モジュール１６６は、このデータを使用して、マイクロ流体回路１２０内での微小物体及び／又は培地の液滴の位置を繰り返し調整することもできる。
【０１７６】
図１Ａに示される例では、マイクロ流体回路１２０は、マイクロ流体チャネル１２２及び隔離ペン１２４、１２６、１２８、１３０を含むものとして示されている。各ペンは、チャネル１２２への開口部を含むが、ペンがペン内部の微小物体を流体培地１８０及び／又はチャネル１２２の流路１０６又は他のペン内の微小物体から実質的に分離することができるように、その他では閉じられている。隔離ペンの壁は、ベースの内面１０９からカバー１１０の内面まで延び、エンクロージャを提供する。マイクロ流体チャネル１２２へのペンの開口部は、フロー１０６がペン内に向けられないように、フロー１０６に対して傾斜して向けられる。フローは、ペンの開口部の平面に対して接線方向にあり得るか又は直交し得る。幾つかの場合、ペン１２４、１２６、１２８、１３０は、１つ又は複数の微小物体をマイクロ流体回路１２０内に物理的に囲い入れるように構成される。本開示による隔離ペンは、以下に詳細に考察し示すように、ＤＥＰ、ＯＥＴ、ＯＥＷ、流体フロー、及び／又は重力との併用に最適化された様々な形状、表面、及び特徴を含むことができる。
【０１７７】
マイクロ流体回路１２０は、任意の数のマイクロ流体隔離ペンを含み得る。５つの隔離ペンが示されているが、マイクロ流体回路１２０は、より少数又はより多数の隔離ペンを有し得る。示されるように、マイクロ流体回路１２０のマイクロ流体隔離ペン１２４、１２６、１２８、及び１３０は、生物学的微小物体の維持、分離、アッセイ又は培養に有用な１つ又は複数の利点を提供し得る異なる特徴及び形状をそれぞれ含む。幾つかの実施形態では、マイクロ流体回路１２０は、複数の同一のマイクロ流体隔離ペンを含む。
【０１７８】
図１Ａに示される実施形態では、１つのチャネル１２２及び流路１０６が示される。しかし、他の実施形態は、それぞれが流路１０６を含むように構成される複数のチャネル１２２を含み得る。マイクロ流体回路１２０は、流路１０６及び流体培地１８０と流体連通する流入弁又はポート１０７を更に含み、それにより、流体培地１８０は、流入口１０７を介してチャネル１２２にアクセスすることができる。幾つかの場合、流路１０６は１つの経路を含む。幾つかの場合、１つの経路はジグザグパターンで配置され、それにより、流路１０６は、交互になった方向で２回以上にわたってマイクロ流体デバイス１００にわたり移動する。
【０１７９】
幾つかの場合、マイクロ流体回路１２０は、複数の平行チャネル１２２及び流路１０６を含み、各流路１０６内の流体培地１８０は同じ方向に流れる。幾つかの場合、各流路１０６内の流体培地は、順方向又は逆方向の少なくとも一方で流れる。幾つかの場合、複数の隔離ペンは、隔離ペンが標的微小物体と並列に配置されることができるように構成される（例えば、チャネル１２２に相対して）。
【０１８０】
幾つかの実施形態では、マイクロ流体回路１２０は、１つ又は複数の微小物体トラップ１３２を更に含む。トラップ１３２は、一般に、チャネル１２２の境界を形成する壁に形成され、マイクロ流体隔離ペン１２４、１２６、１２８、１３０の１つ又は複数の開口部の逆に位置し得る。幾つかの実施形態では、トラップ１３２は、流路１０６から１つの微小物体を受け取り、又は捕捉するように構成される。幾つかの実施形態では、トラップ１３２は、流路１０６から複数の微小物体を受け取り、又は捕捉するように構成される。幾つかの場合、トラップ１３２は、１つの標的微小物体の容積に概ね等しい容積を含む。
【０１８１】
トラップ１３２は、標的微小物体のトラップ１３２へのフローを支援するように構成される開口部を更に含み得る。幾つかの場合、トラップ１３２は、１つの標的微小物体の寸法に概ね等しい高さ及び幅を有する開口部を含み、それにより、より大きい微小物体が微小物体トラップに入らないようにされる。トラップ１３２は、トラップ１３２内への標的微小物体の保持を支援するように構成される他の特徴を更に含み得る。幾つかの場合、トラップ１３２は、微小流体隔離ペンの開口部と位置合わせされ、微小流体隔離ペンの開口部に関してチャネル１２２の逆側に配置され、それにより、マイクロ流体チャネル１２２に平行な軸の周りでマイクロ流体デバイス１００を傾斜されると、捕捉された微小物体は、微小物体を隔離ペンの開口部に落とす軌道でトラップ１３２を出る。幾つかの場合、トラップ１３２は、標的微小物体よりも小さく、トラップ１３２を通るフローを促進し、それによりトラップ１３２内への微小物体の捕捉確率を増大させるサイド通路１３４を含む。
【０１８２】
幾つかの実施形態では、誘電泳動（ＤＥＰ）力は、１つ又は複数の電極（図示せず）を介して流体培地１８０にわたり適用されて（例えば、流路及び／又は隔離ペンにおいて）、内部に配置された微小物体の操作、輸送、分離、及びソートを行う。例えば、幾つかの実施形態では、ＤＥＰ力は、マイクロ流体回路１２０の１つ又は複数の部分に適用されて、１つの微小物体を流路１０６から所望のマイクロ流体隔離ペンに輸送する。幾つかの実施形態では、ＤＥＰ力を使用して、隔離ペン（例えば、隔離ペン１２４、１２６、１２８、又は１３０）内の微小物体が隔離ペンから変位しないようにする。更に、幾つかの実施形態では、ＤＥＰ力を使用して、本開示の形態により前に収集された微小物体を隔離ペンから選択的に取り出す。幾つかの実施形態では、ＤＥＰ力は、光電子ピンセット（ＯＥＴ）力を含む。
【０１８３】
他の実施形態では、光電子ウェッティング（ＯＥＷ）力が、１つ又は複数の電極（図示せず）を介してマイクロ流体デバイス１００の支持構造体１０４（及び／又はカバー１１０）での１つ又は複数の位置（例えば、流路及び／又は隔離ペンの画定に役立つ位置）に適用されて、マイクロ流体回路１２０に配置された液滴の操作、輸送、分離、及びソートを行う。例えば、幾つかの実施形態では、ＯＥＷ力は支持構造体１０４（及び／又はカバー１１０）の１つ又は複数の位置に適用されて、１つの液滴を流路１０６から所望のマイクロ流体隔離ペンに輸送する。幾つかの実施形態では、ＯＥＷ力を使用して、隔離ペン（例えば、隔離ペン１２４、１２６、１２８、又は１３０）内の液滴が隔離ペンから変位しないようにする。更に、幾つかの実施形態では、ＯＥＷ力を使用して、本開示の形態により前に収集された液滴を隔離ペンから選択的に取り出す。
【０１８４】
幾つかの実施形態では、ＤＥＰ力及び／又はＯＥＷ力は、フロー及び／又は重力等の他の力と組み合わせられて、マイクロ流体回路１２０内の微小物体及び／又は液滴の操作、輸送、分離、及びソートを行う。例えば、エンクロージャ１０２は傾斜して（例えば、傾斜デバイス１９０により）、流路１０６及び流路１０６内に配置された微小物体をマイクロ流体隔離ペンの上に位置決めすることができ、重力は、微小物体及び／又は液滴をペン内に輸送することができる。幾つかの実施形態では、ＤＥＰ力及び／又はＯＥＷ力は、他の力の前に適用することができる。他の実施形態では、ＤＥＰ力及び／又はＯＥＷ力は、他の力の後に適用することができる。更に他の場合、ＤＥＰ力及び／又はＯＥＷ力は、他の力と同時に又は他の力と交互に適用することができる。
【０１８５】
図１Ｂ、図１Ｃ及び図２Ａ〜図２Ｈは、本開示の形態に使用することができるマイクロ流体デバイスの様々な実施形態を示す。図１Ｂは、マイクロ流体デバイス２００が光学作動動電学的デバイスとして構成される実施形態を示す。光電子ピンセット（ＯＥＴ）構成を有するデバイス及び光電子ウェッティング（ＯＥＷ）構成を有するデバイスを含め、様々な光学作動動電学的デバイスが当技術分野で既知である。適するＯＥＴ構成の例は、以下の米国特許文献に示されており、各文献は全体的に参照により本明細書に援用される：米国特許第ＲＥ４４，７１１号（Wuら）（元々は米国特許第７，６１２，３５５号として発行された）；及び米国特許第７，９５６，３３９号（Ohtaら）。ＯＥＷ構成の例は、米国特許第６，９５８，１３２号（Chiouら）及び米国特許出願公開第２０１２／００２４７０８号（Chiouら）に示されており、これらは両方とも全体的に参照により本明細書に援用される。光学作動動電的デバイスの更に別の例は、ＯＥＴ／ＯＥＷ結合構成を含み、その例は、米国特許出願公開第２０１５０３０６５９８号（Khandrosら）及び同第２０１５０３０６５９９号（Khandrosら）並びにそれらの対応するＰＣＴ公報である国際公開第２０１５／１６４８４６号及び国際公開第２０１５／１６４８４７号に示されており、これらは全て全体的に参照により本明細書に援用される。
【０１８６】
生物学的微小物体を配置し、培養し、及び／又は監視することができる隔離ペンを有するマイクロ流体デバイスの例は、例えば、米国特許出願公開第２０１４／０１１６８８１号（出願番号１４／０６０，１１７、２０１３年１０月２２日出願）、米国特許出願公開第２０１５／０１５１２９８号（出願番号１４／５２０，５６８、２０１４年１０月２２日出願）、及び米国特許出願公開第２０１５／０１６５４３６号（出願番号１４／５２１，４４７、２０１４年１０月２２日出願）に記載されており、これらはそれぞれ全体的に参照により援用される。米国特許出願公開第１４／５２０，５６８号及び同第１４／５２１，４４７号は、マイクロ流体デバイスで培養された細胞の分泌物を分析する例示的な方法についても記載している。上記の各出願は、光電子ツイーザ（ＯＥＴ）等の誘電泳動（ＤＥＰ）力を生成するように構成されるか、又は光電子ウェッティング（ＯＥＷ）を提供するように構成されるマイクロ流体デバイスを更に記載している。例えば、米国特許出願公開第２０１４／０１１６８８１号の図２に示される光電子ツイーザデバイスは、本開示の実施形態で利用して、個々の生物学的微小物体又は生物学的微小物体のグループを選択し移動させることができるデバイスの例である。
【０１８７】
原動マイクロ流体デバイス構成。
上述したように、システムの制御及び監視機器は、マイクロ流体デバイスのマイクロ流体回路において微小物体又は液滴等の物体を選択し移動させる原動モジュールを含むことができる。マイクロ流体デバイスは、移動される物体のタイプ及び他の考慮事項に応じて様々な原動構成を有することができる。例えば、誘電泳動（ＤＥＰ）構成を利用して、マイクロ流体回路において微小物体を選択し移動させることができる。したがって、マイクロ流体デバイス１００の支持構造体１０４及び／又はカバー１１０は、マイクロ流体回路１２０内の流体培地１８０内の微小物体に対してＤＥＰ力を選択的に誘導し、それにより個々の微小物体又は微小物体群の選択、捕捉、及び／又は移動を行うＤＥＰ構成を含むことができる。代替的に、マイクロ流体デバイス１００の支持構造体１０４及び／又はカバー１１０は、マイクロ流体回路１２０内の流体培地１８０内の液滴に対して電子ウェッティング（ＥＷ）力を選択的に誘導し、それにより個々の液滴又は液滴群の選択、捕捉、及び／又は移動を行う電子ウェッティング（ＥＷ）構成を含むことができる。
【０１８８】
ＤＥＰ構成を含むマイクロ流体デバイス２００の一例を図２１Ｂ及び図１Ｃに示す。簡潔にするために、図１Ｂ及び図１Ｃは、領域／チャンバ２０２を有するマイクロ流体デバイス２００のエンクロージャ１０２の部分の側面断面図及び上面断面図をそれぞれ示すが、領域／チャンバ２０２が、成長チャンバ、隔離ペン、フロー領域、又はフローチャネル等のより詳細な構造を有する流体回路要素の部分であり得ることを理解されたい。更に、マイクロ流体デバイス２００は他の流体回路要素を含み得る。例えば、マイクロ流体デバイス２００は、マイクロ流体デバイス１００に関して本明細書に記載される等の複数の成長チャンバ、或いは隔離ペン及び／又は１つ若しくは複数のフロー領域又はフローチャネルを含むことができる。ＤＥＰ構成は、マイクロ流体デバイス２００の任意のそのような流体回路要素に組み込み得るか、又はその部分を選択し得る。上記又は下記の任意のマイクロ流体デバイス構成要素及びシステム構成要素がマイクロ流体デバイス２００内に組みこまれ得、及び／又はマイクロ流体デバイス２００と組み合わせて使用し得ることを更に理解されたい。例えば、培地モジュール１６０、原動モジュール１６２、撮像モジュール１６４、傾斜モジュール１６６、及び他のモジュール１６８の１つ又は複数を含む上述した制御及び監視機器１５２を含むシステム１５０は、マイクロ流体デバイス２００と併用し得る。
【０１８９】
図１Ｂにおいて見られるように、マイクロ流体デバイス２００は、下部電極２０４及び下部電極２０４に重なる電極活性化基板２０６を有する支持構造体１０４と、上部電極２１０を有するカバー１１０とを含み、上部電極２１０は下部電極２０４から離間される。上部電極２１０及び電極活性化基板２０６は、領域／チャンバ２０２の両面を画定する。したがって、領域／チャンバ２０２に含まれる培地１８０は、上部電極２１０と電極活性化基板２０６との間に抵抗接続を提供する。下部電極２０４と上部電極２１０との間に接続され、領域／チャンバ２０２でのＤＥＰ力の生成のために必要に応じて電極間にバイアス電圧を生成するように構成される電源２１２も示されている。電源２１２は、例えば、交流（ＡＣ）電源であり得る。
【０１９０】
特定の実施形態では、図１Ｂ及び図１Ｃに示されるマイクロ流体デバイス２００は、光学作動ＤＥＰ構成を有することができる。したがって、原動モジュール１６２により制御し得る光源２１６からの光２１８の変更パターンは、電極活性化基板２０６の内面２０８の領域２１４においてＤＥＰ電極の変更パターンを選択的に活性化又は非活性化することができる。（以下ではＤＥＰ構成を有するマイクロ流体デバイスの領域２１４を「ＤＥＰ電極領域」と呼ぶ）。図１Ｃに示されるように、電極活性化基板２０６の内面２０８に向けられる光パターン２１８は、正方形等のパターンで、選択されたＤＥＰ電極領域２１４ａ（白色で示される）を照明することができる。照明されないＤＥＰ電極領域２１４（斜線が付される）を以下では「暗」ＤＥＰ電極領域２１４と呼ぶ。ＤＥＰ電極活性化基板２０６を通る相対電気インピーダンス（すなわち、下部電極２０４から、フロー領域１０６において培地１８０と界面を接する電極活性化基板２０６の内面２０８まで）は、各暗ＤＥＰ電極領域２１４での領域／チャンバ２０２において培地１８０を通る（すなわち、電極活性化基板２０６の内面２０８からカバー１１０の上部電極２１０まで）相対電気インピーダンスよりも大きい。しかし、照明ＤＥＰ電極領域２１４ａは、各照明ＤＥＰ電極領域２１４ａでの領域／チャンバ２０２での培地１８０を通る相対インピーダンス未満である電極活性化基板２０６を通る相対インピーダンスの低減を示す。
【０１９１】
電源２１２が活性化されている場合、上記のＤＥＰ構成は、照明ＤＥＰ電極領域２１４ａと隣接する暗ＤＥＰ電極領域２１４との間に流体培地１８０内で電場勾配を生じさせ、次に、電場勾配は、流体培地１８０内の付近の微小物体（図示せず）を引き寄せるか、又は排斥する局所ＤＥＰ力を生成する。したがって、流体培地１８０内の微小物体を引き寄せるか、又は排斥するＤＥＰ電極は、光源２１６からマイクロ流体デバイス２００に投射される光パターン２１８を変更することにより、領域／チャンバ２０２の内面２０８での多くの異なるそのようなＤＥＰ電極領域２１４において選択的に活性化及び非活性化することができる。ＤＥＰ力が付近の微小物体を引き寄せるか、それとも排斥するかは、電源２１２の周波数並びに培地１８０及び／又は微小物体（図示せず）の誘電特性等のパラメータに依存し得る。
【０１９２】
図１Ｃに示される照明ＤＥＰ電極領域２１４ａの正方形パターン２２０は単なる例である。マイクロ流体デバイス２００に投射される光パターン２１８により、任意のパターンのＤＥＰ電極領域２１４を照明する（それにより活性化する）ことができ、照明／活性化されるＤＥＰ電極領域２１４のパターンは、光パターン２１８を変更又は移動させることにより繰り返し変更することができる。
【０１９３】
幾つかの実施形態では、電極活性化基板２０６は、光伝導性材料を含むか、又は光導電性材料からなることができる。そのような実施形態では、電極活性化基板２０６の内面２０８は、特徴を有さないことができる。例えば、電極活性化基板２０６は、水素化非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）の層を含むか、又はａ−Ｓｉ：Ｈの層からなることができる。ａ−Ｓｉ：Ｈは、例えば、約８％〜４０％の水素を含むことができる（水素原子の数／水素及びケイ素原子の総数に１００を掛けたものとして計算）。ａ−Ｓｉ：Ｈの層は厚さ約５００ｎｍ〜約２．０μｍを有することができる。そのような実施形態では、ＤＥＰ電極領域２１４は、光パターン２１８により、電極活性化基板２０６の内面２０８上の任意の場所に任意のパターンで作成することができる。したがって、ＤＥＰ電極領域２１４の数及びパターンは、固定される必要がなく、光パターン２１８に対応することができる。上述したような光伝導層を含むＤＥＰ構成を有するマイクロ流体デバイスの例は、例えば、米国特許第ＲＥ４４，７１１号（Wuら）（元々は米国特許第７，６１２，３５５号として発行された）に記載されており、その内容全体は参照により本明細書に援用される。
【０１９４】
他の実施形態では、電極活性化基板２０６は、半導体分野で既知等の半導体集積回路を形成する複数のドープ層、絶縁層（又は領域）、及び導電層を含む基板を含むことができる。例えば、電極活性化基板２０６は、例えば、横型バイポーラフォトトランジスタを含む複数のフォトトランジスタを含むことができ、各フォトトランジスタはＤＥＰ電極領域２１４に対応する。代替的に、電極活性化基板２０６は、フォトトランジスタスイッチにより制御される電極（例えば、導電性金属電極）を含むことができ、そのような各電極はＤＥＰ電極領域２１４に対応する。電極活性化基板２０６は、パターンになったそのようなフォトトランジスタ又はフォトトランジスタ制御される電極を含むことができる。パターンは、例えば、図２Ｂに示される等、行列に配置された実質的に正方形のフォトトランジスタ又はフォトトランジスタ制御される電極のアレイであり得る。代替的に、パターンは、六角形格子を形成する実質的に六角形のフォトトランジスタ又はフォトトランジスタ制御される電極のアレイであり得る。パターンに関係なく、電気回路素子は、電極活性化基板２０６の内面２０８におけるＤＥＰ電極領域２１４と下部電極２１０との間に電気接続を形成することができ、それらの電気接続（すなわち、フォトトランジスタ又は電極）は、光パターン２１８により選択的に活性化又は非活性化することができる。活性化されない場合、各電気接続は、電極活性化基板２０６を通る（すなわち、下部電極２０４から、領域／チャンバ２０２内の培地１８０と界面を接する電極活性化電極２０６の内面２０８まで）相対インピーダンスが、対応するＤＥＰ電極領域２１４における培地１８０を通る（すなわち、電極活性化基板２０６の内面２０８からカバー１１０の上部電極２１０まで）相対インピーダンスよりも大きいような高いインピーダンスを有することができる。しかし、光パターン２１８内の光により活性化される場合、電極活性化基板２０６を通る相対インピーダンスは、各照明ＤＥＰ電極領域２１４での培地１８０を通る相対インピーダンス未満であり、それにより、上述したように、対応するＤＥＰ電極領域２１４でのＤＥＰ電極を活性化する。したがって、培地１８０内の微小物体（図示せず）を引き寄せるか、又は排斥するＤＥＰ電極は、光パターン２１８により決まるように、領域／チャンバ２０２での電極活性化基板２０６の内面２０８での多くの異なるＤＥＰ電極領域２１４において選択的に活性化及び非活性化することができる。
【０１９５】
フォトトランジスタを含む電極活性化基板を有するマイクロ流体デバイスの例は、例えば、米国特許第７，９５６，３３９号（Ohtaら）に記載されており（例えば、図２１及び図２２に示されるデバイス３００並びにその説明を参照されたい）、この内容全体は参照により本明細書に援用される。フォトトランジスタスイッチにより制御される電極を含む電極活性化基板を有するマイクロ流体デバイスの例は、例えば、米国特許出願公開第２０１４／０１２４３７０号（Shortら）に記載されており（例えば、図面全体を通して示されるデバイス２００、４００、５００、６００、及び９００並びにその説明を参照されたい）、これらの内容全体は参照により本明細書に援用される。
【０１９６】
ＤＥＰ構成のマイクロ流体デバイスの幾つかの実施形態では、上部電極２１０はエンクロージャ１０２の第１の壁（又はカバー１１０）の一部であり、電極活性化基板２０６及び下部電極２０４は、エンクロージャ１０２の第２の壁（又は支持構造体１０４）の一部である。領域／チャンバ２０２は、第１の壁と第２の壁との間にあり得る。他の実施形態では、電極２１０は第２の壁（又は支持構造体１０４）の一部であり、電極活性化基板２０６及び／又は電極２１０の一方又は両方は、第１の壁（又はカバー１１０）の一部である。更に、光源２１６は代替的に、下からエンクロージャ１０２を照明するのに使用することができる。
【０１９７】
ＤＥＰ構成を有する図１Ｂ及び図１Ｃのマイクロ流体デバイス２００を用いて、原動モジュール１６２は、光パターン２１８をマイクロ流体デバイス２００に投射して、微小物体を囲み捕捉するパターン（例えば、正方形パターン２２０）で電極活性化基板２０６の内面２０８のＤＥＰ電極領域２１４ａでの第１の組の１つ又は複数のＤＥＰ電極を活性化することにより、領域／チャンバ２０２での培地１８０内の微小物体（図示せず）を選択することができる。次に、原動モジュール１６２は、光パターン２１８をマイクロ流体デバイス２００に相対して移動させて、ＤＥＰ電極領域２１４での第２の組の１つ又は複数のＤＥＰ電極を活性化することにより、インサイチューで生成され捕捉された微小物体を移動させることができる。代替的に、マイクロ流体デバイス２００を光パターン２１８に相対して移動させることができる。
【０１９８】
他の実施形態では、マイクロ流体デバイス２００は、電極活性化基板２０６の内面２０８でのＤＥＰ電極の光活性化に依存しないＤＥＰ構成を有することができる。例えば、電極活性化基板２０６は、少なくとも１つの電極を含む表面（例えば、カバー１１０）とは逆に位置する、選択的にアドレス指定可能且つエネルギー付与可能な電極を含むことができる。スイッチ（例えば、半導体基板のトランジスタスイッチ）を選択的に開閉して、ＤＥＰ電極領域２１４でのＤＥＰ電極を活性化又は非活性化し得、それにより、活性化されたＤＥＰ電極の近傍での領域／チャンバ２０２内の微小物体（図示せず）に対する正味ＤＥＰ力を生成する。電源２１２の周波数及び培地（図示せず）及び／又は領域／チャンバ２０２内の微小物体の誘電特性等の特徴に応じて、ＤＥＰ力は、付近の微小物体を引き寄せるか、又は排斥することができる。ＤＥＰ電極の組（例えば、正方形パターン２２０を形成するＤＥＰ電極領域２１４の組における）を選択的に活性化又は非活性化することにより、領域／チャンバ２０２における１つ又は複数の微小物体を捕捉し、領域／チャンバ２０２内で移動させることができる。図１Ａの原動モジュール１６２は、そのようなスイッチを制御し、したがって、ＤＥＰ電極の個々の電極を活性化及び非活性化して、領域／チャンバ２０２の周囲の特定の微小物体（図示せず）を選択、捕捉、及び移動させることができる。選択的にアドレス指定可能且つエネルギー付与可能な電極を含むＤＥＰ構成を有するマイクロ流体デバイスは、当技術分野で既知であり、例えば、米国特許第６，２９４，０６３号（Beckerら）及び同第６，９４２，７７６号（Medoro）に記載されており、これらの内容全体は参照により本明細書に援用される。
【０１９９】
更なる別例として、マイクロ流体デバイス２００は電子ウェッティング（ＥＷ）構成を有することができ、ＥＷ構成は、ＤＥＰ構成の代わりであってもよく、又はＤＥＰ構成を有する部分とは別個のマイクロ流体デバイス２００の部分に配置されてもよい。ＥＷ構成は、光電子ウェッティング構成又は誘電体上の電子ウェッティング（ＥＷＯＤ）構成であり得、これらは両方とも当技術分野で既知である。幾つかのＥＷ構成では、支持構造体１０４は、以下に記載するように、誘電層（図示せず）と下部電極２０４との間に挟まれた電極活性化基板２０６を有する。誘電層は、疎水性材料を含むことができ、及び／又は疎水性材料でコーティングすることができる。ＥＷ構成を有するマイクロ流体デバイス２００の場合、支持構造体１０４の内面２０８は、誘電層の内面又はその疎水性コーティングである。
【０２００】
誘電層（図示せず）は、１つ又は複数の酸化物層を含むことができ、厚さ約５０ｎｍ〜約２５０ｎｍ（例えば、約１２５ｎｍ〜約１７５ｎｍ）を有することができる。特定の実施形態では、誘電層は、金属酸化物（例えば、酸化アルミニウム又は酸化ハフニウム）等の酸化物の層を含むことができる。特定の実施形態では、誘電層は、酸化ケイ素又は窒化物等の金属酸化物以外の誘電材料を含むことができる。厳密な組成及び厚さに関係なく、誘電層は約１０ｋオーム〜約５０ｋオームのインピーダンスを有することができる。
【０２０１】
幾つかの実施形態では、領域／チャンバ２０２に向かって内側に面した誘電層の表面は、疎水性材料でコーティングされる。疎水性材料は、例えば、フッ素化炭素分子を含むことができる。フッ素化炭素分子の例としては、ポリテトラフルオロエチレン（例えば、TEFLON（登録商標）又はポリ（２，３−ジフルオロメチレニル−ペルフルオロテトラヒドロフラン）（例えば、CYTOP（商標））などのパーフルオロポリマーが挙げられる。疎水性材料を構成する分子は、誘電層の表面に共有結合され得る。例えば、疎水性材料の分子は、シロキサン基、ホスホン酸基、又はチオール基等のリンカーにより、誘電層の表面に共有結合され得る。したがって、幾つかの実施形態では、疎水性材料は、アルキル末端シロキサン、アルキル末端ホスホン酸、又はアルキル末端チオールを含むことができる。アルキル基は長鎖炭化水素（例えば、少なくとも１０個の炭素又は少なくとも１６個、１８個、２０個、２２個、若しくはそれを超える個数の炭素の鎖を有する）であり得る。代替的に、フッ素化（又はパーフルオロ化）炭素鎖をアルキル基の代わりに使用することができる。したがって、例えば、疎水性材料は、フルオロアルキル末端シロキサン、フルオロアルキル末端ホスホン酸、又はフルオロアルキル末端チオールを含むことができる。幾つかの実施形態では、疎水性コーティングは約１０ｎｍ〜約５０ｎｍの厚さを有する。他の実施形態では、疎水性コーティングは厚さ１０ｎｍ未満（例えば、５ｎｍ未満又は約１．５〜３．０ｎｍ）を有する。
【０２０２】
幾つかの実施形態では、電子ウェッティング構成を有するマイクロ流体デバイス２００のカバー１１０も同様に疎水性材料（図示せず）でコーティングされる。疎水性材料は、支持構造体１０４の誘電層のコーティングに使用されるものと同じ疎水性材料であり得、疎水性コーティングは、支持構造体１０４の誘電層の疎水性コーティングの厚さと略同じである厚さを有することができる。更に、カバー１１０は、支持構造体１０４の様式で、誘電層と上部電極２１０との間に挟まれた電極活性化基板２０６を含むことができる。電極活性化基板２０６及びカバー１１０の誘電層は、電極活性化基板２０６及び支持構造体１０４の誘電層と同じ組成及び／又は寸法を有することができる。したがって、マイクロ流体デバイス２００は２つの電子ウェッティング表面を有することができる。
【０２０３】
幾つかの実施形態では、電子活性化基板２０６は、上述した光伝導性材料等の光伝導性材料を含むことができる。したがって、特定の実施形態では、電極活性化基板２０６は、水素化非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）の層を含むか、又はａ−Ｓｉ：Ｈの層からなることができる。ａ−Ｓｉ：Ｈは、例えば、約８％〜４０％の水素を含むことができる（水素原子の総数及びケイ素原子の総数／水素原子の総数に１００を掛けたものとして計算）。ａ−Ｓｉ：Ｈの層は厚さ約５００ｎｍ〜約２．０μｍを有することができる。代替的に、電子活性化基板２０６は、上述したように、フォトトランジスタスイッチにより制御される電極（例えば、導電性金属電極）を含むことができる。光電子ウェッティング構成を有するマイクロ流体デバイスは当技術分野で既知であり、及び／又は当技術分野で既知の電極活性化基板を用いて構築することができる。例えば、内容全体が参照により本明細書に援用される米国特許第６，９５８，１３２号（Chiouら）には、ａ−Ｓｉ：Ｈ等の光伝導性材料を有する光電子ウェッティング構成が開示されており、一方、上記で引用した米国特許出願公開第２０１４／０１２４３７０号（Shortら）には、フォトトランジスタスイッチにより制御される電極を有する電極活性化基板が開示されている。
【０２０４】
したがって、マイクロ流体デバイス２００は光電子ウェッティング構成を有することができ、光パターン２１８を使用して、電極活性化基板２０６での光応答性ＥＷ領域又は光応答性ＥＷ電極を活性化することができる。電極活性化基板２０６のそのような活性化されたＥＷ領域又はＥＷ電極は、支持構造体１０４の内面２０８（すなわち、重なった誘電層の内面又はその疎水性コーティング）において電子ウェッティング力を生成することができる。電子活性化基板２０６に入射する光パターン２１８を変更する（又は光源２１６に相対してマイクロ流体デバイス２００を移動させる）ことにより、支持構造体１０４の内面２０８に接触する液滴（例えば、水性培地、水溶液又は水性溶媒を含む）は、領域／チャンバ２０２内に存在する不混和流体（例えば、油媒体）を通って移動することができる。
【０２０５】
他の実施形態では、マイクロ流体デバイス２００は、ＥＷＯＤ構成を有することができ、電極活性化基板２０６は、活性化のために光に依存しない、選択的にアドレス指定可能且つエネルギー付与可能な電極を含むことができる。したがって、電極活性化基板２０６は、パターンになったそのような電子ウェッティング（ＥＷ）電極を含むことができる。パターンは、例えば、図２Ｂに示される等の行列に配置された略正方形のＥＷ電極のアレイであり得る。代替的に、パターンは、六角形格子を形成する略六角形のＥＷ電極のアレイであり得る。パターンに関係なく、ＥＷ電極は、電気スイッチ（例えば、半導体基板のトランジスタスイッチ）により選択的に活性化（又は非活性化）することができる。電極活性化基板２０６でのＥＷ電極を選択的に活性化及び非活性化することにより、重なった誘電層の内面２０８又はその疎水性コーティングに接触する液滴（図示せず）は、領域／チャンバ２０２内で移動することができる。図１Ａの原動モジュール１６２は、そのようなスイッチを制御することができ、したがって、個々のＥＷ電極を活性化及び非活性化して、領域／チャンバ２０２の周囲で特定の液滴を選択し移動させることができる。選択的にアドレス指定可能且つエネルギー付与可能な電極を有するＥＷＯＤ構成を有するマイクロ流体デバイスは、当技術分野で既知であり、例えば、米国特許第８，６８５，３４４号（Sundarsanら）に記載されており、この内容全体は参照により本明細書に援用される。
【０２０６】
マイクロ流体デバイス２００の構成に関係なく、電源２１２を使用して、マイクロ流体デバイス２００の電気回路に給電する電位（例えば、ＡＣ電源電位）を提供することができる。電源２１２は、図１で参照される電源１９２と同じ又は電源１９２の構成要素であり得る。電源２１２は、上部電極２１０及び下部電極２０４にＡＣ電圧及び／又は電流を提供するように構成され得る。ＡＣ電圧の場合、電源２１２は、上述したように、領域／チャンバ２０２内の個々の微小物体（図示せず）を捕捉して移動させ、及び／又はこれらも上述したように、領域／チャンバ２０２内の支持構造体１０４の内面２０８（すなわち、誘電層及び／又は誘電層上の疎水性コーティング）のウェッティング特性を変更するのに十分に強い正味ＤＥＰ力（又は電子ウェッティング力）を生成するのに十分な周波数範囲及び平均又はピーク電力（例えば、電圧又は電流）を提供することができる。そのような周波数範囲及び平均又はピーク電力範囲は、当技術分野で既知である。例えば、米国特許第６，９５８，１３２号（Chiouら）、米国特許第ＲＥ４４，７１１号（Wuら）（元々は米国特許第７，６１２，３５５号として発行された）、並びに米国特許出願公開第２０１４／０１２４３７０号（Shortら）、同第２０１５／０３０６５９８号（Khandrosら）、及び同第２０１５／０３０６５９９号（Khandrosら）を参照されたい。
【０２０７】
隔離ペン。
一般的な隔離ペン２２４、２２６、及び２２８の非限定的な例は、図２Ａ〜図２Ｃに示されるマイクロ流体デバイス２３０内に示されている。各隔離ペン２２４、２２６、及び２２８は、分離領域２４０と、分離領域２４０をチャネル１２２に流体接続する接続領域２３６とを画定する分離構造体２３２を含むことができる。接続領域２３６は、マイクロ流体チャネル１２２への基端開口部２３４及び分離領域２４０への先端開口部２３８を含むことができる。接続領域２３６は、マイクロ流体チャネル１２２から隔離ペン２２４、２２６、２２８内に流れる流体培地（図示せず）のフローの最大侵入深さが分離領域２４０内に及ばないように構成され得る。したがって、接続領域２３６に起因して、隔離ペン２２４、２２６、２２８の分離領域２４０内に配置された微小物体（図示せず）又は他の材料（図示せず）は、チャネル１２２内の培地１８０のフローから分離され、マイクロ流体チャネル１２２内の培地１８０のフローにより実質的に影響されないことができる。
【０２０８】
図２Ａ〜図２Ｃの隔離ペン２２４、２２６、及び２２８は、マイクロ流体チャネル１２２に対して直接開く単一の開口部をそれぞれ有する。隔離ペンの開口部は、マイクロ流体チャネル１２２から横に開く。電極活性化基板２０６がマイクロ流体チャネル１２２及び隔離ペン２２４、２２６、及び２２８の両方の下にある。隔離ペンのフロアを形成する、隔離ペンのエンクロージャ内の電極活性化基板２０６の上面は、マイクロ流体デバイスのフローチャネル（又はそれぞれフロー領域）のフロアを形成する、マイクロ流体チャネル１２２（又はチャネルが存在しない場合、フロー領域）内の電極活性化基板２０６の上面と同じ高さ又は略同じ高さに配置される。電極活性化基板２０６は、特徴を有さなくてもよく、又は約３μｍ未満、約２．５μｍ未満、約２μｍ未満、約１．５μｍ未満、約１μｍ未満、約０．９μｍ未満、約０．５μｍ未満、約０．４μｍ未満、約０．２μｍ未満、約０．１μｍ未満、又はそれを下回って最高隆起部から最低陥没部まで変化する不規則又はパターン化表面を有してもよい。マイクロ流体チャネル１２２（又はフロー領域）及び隔離ペンの両方にわたる基板の上面の隆起の変動は、隔離ペンの壁の高さ又はマイクロ流体デバイスの壁の高さの約３％未満、約２％未満、約１％未満、約０．９％未満、約０．８％未満、約０．５％未満、約０．３％未満、又は約０．１％未満であり得る。マイクロ流体デバイス２００について詳細に説明したが、これは、本明細書に記載される任意のマイクロ流体デバイス１００、２３０、２５０、２８０、２９０にも当てはまる。
【０２０９】
したがって、マイクロ流体チャネル１２２は掃引領域の例であり得、隔離ペン２２４、２２６、２２８の分離領域２４０は非掃引領域の例であり得る。述べたように、マイクロ流体チャネル１２２及び隔離ペン２２４、２２６、２２８は、１つ又は複数の流体培地１８０を含むように構成され得る。図２Ａ〜図２Ｂに示される例では、ポート２２２はマイクロ流体チャネル１２２に接続され、流体培地１８０がマイクロ流体デバイス２３０内に導入又は外に取り出せるようにすることができる。流体培地１８０を導入する前に、マイクロ流体デバイスは、二酸化炭素ガス等のガスでプライミングし得る。マイクロ流体デバイス２３０が流体培地１８０を含むと、マイクロ流体チャネル１２２内の流体培地１８０のフロー２４２は選択的に生成及び停止させることができる。例えば、示されるように、ポート２２２はマイクロ流体チャネル１２２の異なる位置（例えば、両端部）に配置することができ、流入口として機能するあるポート２２２から流出口として機能する別のポート２２２への培地のフロー２４２を生成することができる。
【０２１０】
図２Ｃは、本開示による隔離ペン２２４の例の詳細図を示す。微小物体２４６の例も示されている。
【０２１１】
既知のように、隔離ペン２２４の基端開口部２３４を越えたマイクロ流体チャネル１２２内の流体培地１８０のフロー２４２は、隔離ペン２２４内及び／又は外への培地１８０の２次フロー２４４を生じさせることができる。隔離ペン２２４の分離領域２４０内の微小物体２４６を２次フロー２４４から分離するために、隔離ペン２２４の接続領域２３６の長さＬｃｏｎ（すなわち、基端開口部２３４から先端開口部２３８まで）は、接続領域２３６への２次フロー２４４の侵入深さＤｐよりも大きい値であるはずである。２次フロー２４４の侵入深さＤｐは、マイクロ流体チャネル１２２内を流れる流体培地１８０の速度並びにマイクロ流体チャネル１２２及びマイクロ流体チャネル１２２への接続領域２３６の基端開口部２３４の構成に関連する様々なパラメータに依存する。所与のマイクロ流体デバイスでは、マイクロ流体チャネル１２２及び開口部２３４の構成は固定され、一方、マイクロ流体チャネル１２２内の流体培地１８０のフロー２４２の速度は可変である。したがって、隔離ペン２２４毎に、２次フロー２４４の侵入深さＤｐが接続領域２３６の長さＬｃｏｎを超えないことを保証するチャネル１２２内の流体培地１８０のフロー２４２の最高速度Ｖｍａｘを識別することができる。マイクロ流体チャネル１２２内の流体培地１８０のフロー２４２の流量が最大速度Ｖｍａｘを超えない限り、結果として生成される、マイクロ流体チャネル１２２及び接続領域２３６への２次フロー２４４を制限することができ、分離領域２４０に入らないようにすることができる。したがって、マイクロ流体チャネル１２２内の培地１８０のフロー２４２は、微小物体２４６を分離領域２４０外に引き込まない。むしろ、分離領域２４０内に配置された微小物体２４６は、マイクロ流体チャネル１２２内の流体培地１８０のフロー２４２に関係なく、分離領域２４０内に留まる。
【０２１２】
更に、マイクロ流体チャネル１２２内の培地１８０のフロー２４２の流量がＶｍａｘを超えない限り、マイクロ流体チャネル１２２内の流体培地１８０のフロー２４２は、様々な粒子（例えば、微粒子及び／又はナノ粒子）をマイクロ流体チャネル１２２から隔離ペン２２４の分離領域２４０内に移動させない。したがって、接続領域２３６の長さＬｃｏｎを２次フロー２４４の最大侵入深さＤｐよりも大きくすることで、ある隔離ペン２２４の、マイクロ流体チャネル１２２又は別の隔離ペン（例えば、図２Ｄの隔離ペン２２６、２２８）からの様々な粒子による汚染を回避することができる。
【０２１３】
マイクロ流体チャネル１２２及び隔離ペン２２４、２２６、２２８の接続領域２３６は、マイクロ流体チャネル１２２内の培地１８０のフロー２４２により影響を及ぼすことができるため、マイクロ流体チャネル１２２及び接続領域２３６は、マイクロ流体デバイス２３０の掃引（又はフロー）領域と見なすことができる。他方、隔離ペン２２４、２２６、２２８の分離領域２４０は、非掃引（又は非フロー）領域と見なすことができる。例えば、マイクロ流体チャネル１２２内の第１の流体培地１８０中の成分（図示せず）は、実質的に、マイクロ流体チャネル１２２から接続領域２３６を通り分離領域２４０内の第２の流体培地２４８への第１の培地１８０の成分の拡散によってのみ、分離領域２４０内の第２の流体培地２４８と混合することができる。同様に、分離領域２４０内の第２の培地２４８の成分（図示せず）は、実質的に、分離領域２４０から接続領域２３６を通り、マイクロ流体チャネル１２２内の第１の培地１８０への第２の培地２４８の成分の拡散によってのみ、マイクロ流体チャネル１２２内の第１の培地１８０と混合することができる。幾つかの実施形態では、拡散による隔離ペンの分離領域とフロー領域との間での流体媒体交換の程度は、流体交換の約９０％、約９１％、約９２％、約９３％、約９４％、約９５％、約９６％、約９７％、約９８％、又は約９９％よりも高い割合である。第１の培地１８０は、第２の培地２４８と同じ培地であってもよく、又は異なる培地であってもよい。更に、第１の培地１８０及び第２の培地２４８は、同じ培地として開始され、異なるようになることができる（例えば、分離領域２４０内の１つ又は複数の細胞により又はマイクロ流体チャネル１２２を通って流れる培地１８０を変更することにより、第２の培地２４８を調整することを通して）。
【０２１４】
マイクロ流体チャネル１２２内の流体培地１８０のフロー２４２により生じる２次フロー２４４の最大侵入深さＤｐは、上述したように、幾つかのパラメータに依存し得る。そのようなパラメータの例としては、マイクロ流体チャネル１２２の形状（例えば、チャネルは、培地を接続領域２３６に向けることができ、接続領域２３６から培地を逸らすことができ、又はマイクロ流体チャネル１２２への接続領域２３６の基端開口部２３４に実質的に直交する方向に培地を向けることができる）、基端開口部２３４でのマイクロ流体チャネル１２２の幅Ｗｃｈ（又は断面積）及び基端開口部２３４での接続領域２３６の幅Ｗｃｏｎ（又は断面積）、マイクロ流体チャネル１２２内の流体培地１８０のフロー２４２の速度Ｖ、第１の培地１８０及び／又は第２の培地２４８の粘度等が挙げられる。
【０２１５】
幾つかの実施形態では、マイクロ流体チャネル１２２及び隔離ペン２２４、２２６、２２８の寸法は、マイクロ流体チャネル１２２内の流体培地１８０のフロー２４２のベクトルに対して以下のように向けることができる：マイクロ流体チャネル幅Ｗｃｈ（又はマイクロ流体チャネル１２２の断面積）は、培地１８０のフロー２４２に略直交することができ、開口部２３４での接続領域２３６の幅Ｗｃｏｎ（又は断面積）は、マイクロ流体チャネル１２２内の培地１８０のフロー２４２に略平行であり得、及び／又は接続領域の長さＬｃｏｎは、マイクロ流体チャネル１２２内の培地１８０のフロー２４２に略直交することができる。上記は単なる例であり、マイクロ流体チャネル１２２及び隔離ペン２２４、２２６、２２８の相対位置は、互いに対して他の向きであり得る。
【０２１６】
図２Ｃに示されるように、接続領域２３６の幅Ｗｃｏｎは、基端開口部２３４から先端開口部２３８まで均一であり得る。したがって、先端開口部２３８での接続領域２３６の幅Ｗｃｏｎは、基端開口部２３４での接続領域２３６の幅Ｗｃｏｎについて本明細書において識別された任意の値であり得る。代替的に、先端開口部２３８での接続領域２３６の幅Ｗｃｏｎは、基端開口部２３４での接続領域２３６の幅Ｗｃｏｎよりも大きい値であり得る。
【０２１７】
図２Ｃに示されるように、先端開口部２３８での分離領域２４０の幅は、基端開口部２３４での基端領域２３６の幅Ｗｃｏｎと略同じであり得る。したがって、先端開口部２３８での分離領域２４０の幅は、基端開口部２３４での接続領域２３６の幅Ｗｃｏｎについて本明細書において識別された任意の値であり得る。代替的に、先端開口部２３８での分離領域２４０の幅は、基端開口部２３４での接続領域２３６の幅Ｗｃｏｎよりも大きくてもよく、又は小さくてもよい。更に、先端開口部２３８は基端開口部２３４よりも小さくてよく、接続領域２３６の幅Ｗｃｏｎは、基端開口部２３４と先端開口部２３８との間で狭め得る。例えば、接続領域２３６は、様々な異なるジオメトリ（例えば、接続領域を面取りする、接続領域に勾配を付ける）を使用して基端開口部と先端開口部との間で狭め得る。更に、接続領域２３６の任意の部分又はサブ部分を狭め得る（例えば、基端開口部２３４に隣接する接続領域の部分）。
【０２１８】
図２Ｄ〜図２Ｆは、図１Ａの各マイクロ流体デバイス１００、回路１３２、及びチャネル１３４の変形形態であるマイクロ流体回路２６２及びフローチャネル２６４を含むマイクロ流体デバイス２５０の別の例示的な実施形態を示す。マイクロ流体デバイス２５０は、上述した隔離ペン１２４、１２６、１２８、１３０、２２４、２２６、又は２２８の追加の変形形態である複数の隔離ペン２６６も有する。特に、図２Ｄ〜図２Ｆに示されるデバイス２５０の隔離ペン２６６をデバイス１００、２００、２３０、２８０、２９０での上述した隔離ペン１２４、１２６、１２８、１３０、２２４、２２６、又は２２８のいずれかで置換可能なことを理解されたい。同様に、マイクロ流体デバイス２５０は、マイクロ流体デバイス１００の別の変形形態であり、上述したマイクロ流体デバイス１００、２００、２３０、２８０、２９０と同じ又は異なるＤＥＰ構成及び本明細書に記載される任意の他のマイクロ流体システム構成要素を有することもできる。
【０２１９】
図２Ｄ〜図２Ｆのマイクロ流体デバイス２５０は、支持構造体（図２Ｄ〜図２Ｆでは見えないが、図１Ａに示されるデバイス１００の支持構造体１０４と同じ又は概して同様であり得る）、マイクロ流体回路構造２５６、及びカバー（図２Ｆ〜図２Ｆでは見えないが、図１Ａに示されるデバイス１００のカバー１２２と同じ又は概して同様であり得る）を含む。マイクロ流体回路構造２５６は枠２５２及びマイクロ流体回路材料２６０を含み、これらは図１Ａに示されるデバイス１００の枠１１４及びマイクロ流体回路材料１１６と同じ又は概して同様であり得る。図２Ｄに示されるように、マイクロ流体回路材料２６０により画定されるマイクロ流体回路２６２は複数のチャネル２６４（２つが示されるが、より多くのチャネルがあり得る）を含むことができ、チャネル２６４に複数の隔離ペン２６６が流体接続される。
【０２２０】
各隔離ペン２６６は、分離構造２７２、分離構造２７２内の分離領域２７０、及び接続領域２６８を含むことができる。マイクロ流体チャネル２６４の基端開口部２７４から分離構造２７２での先端開口部２７６まで、接続領域２６８はマイクロ流体チャネル２６４を分離領域２７０に流体接続する。一般に、図２Ｂ及び図２Ｃの上記考察によれば、チャネル２６４内の第１の流体培地２５４のフロー２７８は、マイクロ流体チャネル２６４から隔離ペン２６６の各接続領域２６８内及び／又は外への第１の培地２５４の２次フロー２８２をもたらすことができる。
【０２２１】
図２Ｅに示されるように、各隔離ペン２６６の接続領域２６８は、一般に、チャネル２６４の基端開口部２７４と分離構造２７２の先端開口部２７６との間に延びるエリアを含む。接続領域２６８の長さＬｃｏｎは、２次フロー２８２の最大侵入深さＤｐよりも大きい値であり得、その場合、２次フロー２８２は、分離領域２７０に向かってリダイレクトされずに接続領域２６８内に延びる（図２Ｄに示されるように）。代替的に、図２Ｆに示されるように、接続領域２６８は、最大侵入深さＤｐよりも小さい長さＬｃｏｎを有することができ、その場合、２次フロー２８２は、接続領域２６８を通って延び、分離領域２７０に向かってリダイレクトされる。この後者の状況では、接続領域２６８の長さＬｃ１及びＬｃ２との和は最大侵入深さＤｐよりも大きく、したがって、２次フロー２８２は分離領域２７０内に延びない。接続領域２６８の長さＬｃｏｎが侵入深さＤｐよりも大きいか否か又は接続領域２６８の長さＬｃ１及びＬｃ２の和が侵入深さＤｐよりも大きいか否かに関係なく、最大速度Ｖｍａｘを超えないチャネル２６４内の第１の培地２５４のフロー２７８は、侵入深さＤｐを有する２次フローをもたらし、隔離ペン２６６の分離領域２７０内の微小物体（示されていないが、図２Ｃに示される微小物体２４６と同じ又は概して同様であり得る）は、チャネル２６４内の第１の培地２５４のフロー２７８により分離領域２７０外に引き出されない。チャネル２６４内のフロー２７８は、様々な材料（図示せず）もチャネル２６４から隔離ペン２６６の分離領域２７０内に引き込まない。したがって、マイクロ流体チャネル２６４内の第１の培地２５４内の成分をマイクロ流体チャネル２６４から隔離ペン２６６の分離領域２７０内の第２の培地２５８内に移動させることができる唯一の機構は、拡散である。同様に、隔離ペン２６６の分離領域２７０内の第２の培地２５８内の成分を分離領域２７０からマイクロ流体チャネル２６４内の第１の培地２５４内に移動させることができる唯一の機構も拡散である。第１の培地２５４は、第２の培地２５８と同じ培地であり得、又は第１の培地２５４は、第２の培地２５８と異なる培地であり得る。代替的に、第１の培地２５４及び第２の培地２５８は、同じ培地から始まり、例えば、分離領域２７０内の１つ又は複数の細胞により又はマイクロ流体チャネル２６４を通って流れる培地を変更することにより、第２の培地を調整することを通して異なるようになることができる。
【０２２２】
図２Ｅに示されるように、マイクロ流体チャネル２６４内のマイクロ流体チャネル２６４の幅Ｗｃｈ（すなわち、図２Ｄにおいて矢印２７８で示されるマイクロ流体チャネルを通る流体培地フローの方向を横断してとられる）は、基端開口部２７４の幅Ｗｃｏｎ１に略直交することができ、したがって、先端開口部２７６の幅Ｗｃｏｎ２に略平行であり得る。しかし、基端開口部２７４の幅ｃｏｎ１及び先端開口部２７６の幅Ｗｃｏｎ２は、互いに略直交する必要はない。例えば、基端開口部２７４の幅Ｗｃｏｎ１が向けられる軸（図示せず）と、先端開口部２７６の幅Ｗｃｏｎ２が向けられる別の軸との間の角度は、直交以外であり得、したがって、９０°以外であり得る。代替的に向けられる角度の例としては、以下の角度を含む：約３０°から約９０°、約４５°から約９０°、約６０°から約９０°等。
【０２２３】
隔離ペンの様々な実施形態（例えば、１２４、１２６、１２８、１３０、２２４、２２６、２２８、又は２６６）では、分離領域（例えば、２４０又は２７０）は、複数の微小物体を含むように構成される。他の実施形態では、分離領域は、１つのみ、２つ、３つ、４つ、５つ、又は同様の相対的に少数の微小物体を含むように構成され得る。したがって、分離領域の容積は、例えば、少なくとも１×１０６立方μｍ、少なくとも２×１０６立方μｍ、少なくとも４×１０６立方μｍ、少なくとも６×１０６立方μｍ、又はこれを超える大きさであり得る。
【０２２４】
隔離ペンの様々な実施形態では、基端開口部（例えば、２３４）でのマイクロ流体チャネル（例えば、１２２）の幅Ｗｃｈは、約５０〜１０００μｍ、約５０〜５００μｍ、約５０〜４００μｍ、約５０〜３００μｍ、約５０〜２５０μｍ、約５０〜２００μｍ、約５０〜１５０μｍ、約５０〜１００μｍ、約７０〜５００μｍ、約７０〜４００μｍ、約７０〜３００μｍ、約７０〜２５０μｍ、約７０〜２００μｍ、約７０〜１５０μｍ、約９０〜４００μｍ、９０〜３００μｍ、約９０〜２５０μｍ、約９０〜２００μｍ、約９０〜１５０μｍ、約１００〜３００μｍ、約１００〜２５０μｍ、約１００〜２００μｍ、約１００〜１５０μｍ、又は約１００〜１２０μｍであり得る。幾つかの他の実施形態では、基端開口部（例えば、２３４）におけるマイクロ流体チャネル（例えば、１２２）の幅Ｗｃｈは、約２００〜８００μｍ、約２００〜７００μｍ、又は約２００〜６００μｍであり得る。上記は単なる例であり、マイクロ流体チャネル１２２の幅Ｗｃｈは、上記列挙された任意の端点内の任意の幅であってもよい。更に、マイクロ流体チャネル１２２の幅Ｗｃｈは、隔離ペンの基端開口部以外のマイクロ流体チャネルの領域において、これらの任意の幅であるように選択することができる。
【０２２５】
幾つかの実施形態では、隔離ペンは、約３０〜約２００μｍ又は約５０〜約１５０μｍの高さを有する。幾つかの実施形態では、隔離ペンは、約１×１０４〜約３×１０６平方μｍ、約２×１０４〜約２×１０６平方μｍ、約４×１０４〜約１×１０６平方μｍ、約２×１０４〜約５×１０５平方μｍ、約２×１０４〜約１×１０５平方μｍ、又は約２×１０５〜約２×１０６平方μｍの断面積を有する。
【０２２６】
隔離ペンの様々な実施形態において、基端開口部（例えば、２３４）におけるマイクロ流体チャネル（例えば、１２２）の高さＨｃｈは、以下の任意の高さ内の高さであり得る：２０〜１００μｍ、２０〜９０μｍ、２０〜８０μｍ、２０〜７０μｍ、２０〜６０μｍ、２０〜５０μｍ、３０〜１００μｍ、３０〜９０μｍ、３０〜８０μｍ、３０〜７０μｍ、３０〜６０μｍ、３０〜５０μｍ、４０〜１００μｍ、４０〜９０μｍ、４０〜８０μｍ、４０〜７０μｍ、４０〜６０μｍ、又は４０〜５０μｍ。上記は単なる例であり、マイクロ流体チャネル（例えば、１２２）の高さＨｃｈは、上記列挙された任意の端点内の高さであってもよい。マイクロ流体チャネル１２２の高さＨｃｈは、隔離ペンの基端開口部以外のマイクロ流体チャネルの領域において、これらの任意の範囲であるように選択することができる。
【０２２７】
隔離ペンの様々な実施形態において、基端開口部（例えば、２３４）におけるマイクロ流体チャネル（例えば、１２２）の断面積は、約５００〜５０，０００平方μｍ、５００〜４０，０００平方μｍ、５００〜３０，０００平方μｍ、５００〜２５，０００平方μｍ、５００〜２０，０００平方μｍ、５００〜１５，０００平方μｍ、５００〜１０，０００平方μｍ、５００〜７，５００平方μｍ、５００〜５，０００平方μｍ、１，０００〜２５，０００平方μｍ、１，０００〜２０，０００平方μｍ、１，０００〜１５，０００平方μｍ、１，０００〜１０，０００平方μｍ、１，０００〜７，５００平方μｍ、１，０００〜５，０００平方μｍ、２，０００〜２０，０００平方μｍ、２，０００〜１５，０００平方μｍ、２，０００〜１０，０００平方μｍ、２，０００〜７，５００平方μｍ、２，０００〜６，０００平方μｍ、３，０００〜２０，０００平方μｍ、３，０００〜１５，０００平方μｍ、３，０００〜１０，０００平方μｍ、３，０００〜７，５００平方μｍ、又は３，０００〜６，０００平方μｍであり得る。上記は単なる例であり、基端開口部（例えば、２３４）におけるマイクロ流体チャネル（例えば、１２２）の断面積は、上記列挙された任意の端点内の面積であってもよい。
【０２２８】
隔離ペンの様々な実施形態では、接続領域（例えば、２３６）の長さＬｃｏｎは、約１〜６００μｍ、５〜５５０μｍ、１０〜５００μｍ、１５〜４００μｍ、２０〜３００μｍ、２０〜５００μｍ、４０〜４００μｍ、６０〜３００μｍ、８０〜２００μｍ、又は約１００〜１５０μｍであり得る。上記は単なる例であり、接続領域（例えば、２３６）の長さＬｃｏｎは、上記列挙される任意の端点内の任意の長さであり得る。
【０２２９】
隔離ペンの様々な実施形態では、基端開口部（例えば、２３４）での接続領域（例えば、２３６）の幅Ｗｃｏｎは、約２０〜５００μｍ、２０〜４００μｍ、２０〜３００μｍ、２０〜２００μｍ、２０〜１５０μｍ、２０〜１００μｍ、２０〜８０μｍ、２０〜６０μｍ、３０〜４００μｍ、３０〜３００μｍ、３０〜２００μｍ、３０〜１５０μｍ、３０〜１００μｍ、３０〜８０μｍ、３０〜６０μｍ、４０〜３００μｍ、４０〜２００μｍ、４０〜１５０μｍ、４０〜１００μｍ、４０〜８０μｍ、４０〜６０μｍ、５０〜２５０μｍ、５０〜２００μｍ、５０〜１５０μｍ、５０〜１００μｍ、５０〜８０μｍ、６０〜２００μｍ、６０〜１５０μｍ、６０〜１００μｍ、６０〜８０μｍ、７０〜１５０μｍ、７０〜１００μｍ、又は８０〜１００μｍであり得る。上記は単なる例であり、基端開口部（例えば、２３４）の接続領域（例えば、２３６）の幅Ｗｃｏｎは、上記例と異なることができる（例えば、上記列挙される任意の端点内の任意の値）。
【０２３０】
隔離ペンの様々な実施形態において、基端開口部（例えば、２３４）における接続領域（例えば、２３６）の幅Ｗｃｏｎは、隔離ペンが対象とする微小物体（例えば、Ｔ細胞又はＢ細胞であり得る生体細胞）の最大寸法と少なくとも同程度に大きくすることができる。上記は、例に過ぎず、基端開口部（例えば、２３４）における接続領域（例えば、２３６）の幅Ｗｃｏｎは、上記の例（例えば、上に列挙される端点のいずれかの範囲内の幅）と異なり得る。
【０２３１】
隔離ペンの様々な実施形態において、接続領域の基端開口部の幅Ｗｐｒは、隔離ペンが意図される微小物体（例えば、細胞等の生物学的微小物体）の最大寸法と少なくとも同じ大きさであり得る。例えば、幅Ｗｐｒは、約５０μｍ、約６０μｍ、約１００μｍ、約２００μｍ、約３００μｍ、又は約５０〜３００μｍ、約５０〜２００μｍ、約５０〜１００μｍ、約７５〜１５０μｍ、約７５〜１００μｍ、又は約２００〜３００μｍであり得る。
【０２３２】
隔離ペンの様々な実施形態において、接続領域（例えば、２３６）の長さＬｃｏｎと基端開口部２３４における接続領域（例えば、２３６）の幅Ｗｃｏｎとの比率は、以下の任意の比率以上であり得る：０．５、１．０、１．５、２．０、２．５、３．０、３．５、４．０、４．５、５．０、６．０、７．０、８．０、９．０、１０．０、又はこれを超える比率。上記は単なる例であり、接続領域２３６の長さＬｃｏｎと基端開口部２３４における接続領域２３６の幅Ｗｃｏｎとの比率は、上記例と異なってもよい。
【０２３３】
マイクロ流体デバイスの様々な実施形態１００、２００、２３、２５０、２８０、２９０において、Ｖｍａｘは、約０．２マイクロリッター／秒、約０．５マイクロリッター／秒、約０．７マイクロリッター／秒、約１．０マイクロリッター／秒、約１．３マイクロリッター／秒、約１．５マイクロリッター／秒、約２．０マイクロリッター／秒、約２．５マイクロリッター／秒、約３．０マイクロリッター／秒、約３．５マイクロリッター／秒、約４．０マイクロリッター／秒、約４．５マイクロリッター／秒、約５．０マイクロリッター／秒、約５．５マイクロリッター／秒、約６．０マイクロリッター／秒、約６．７マイクロリッター／秒、約７．０マイクロリッター／秒、約７．５マイクロリッター／秒、約８．０マイクロリッター／秒、約８．５マイクロリッター／秒、約９．０マイクロリッター／秒、約１０マイクロリッター／秒、約１１マイクロリッター／秒、約１２マイクロリッター／秒、約１３マイクロリッター／秒、約１４マイクロリッター／秒、又は約１５マイクロリッター／秒に設定することができる。
【０２３４】
隔離ペンを有するマイクロ流体デバイスの様々な実施形態において、隔離ペンの分離領域（例えば、２４０）の容積は、例えば、少なくとも５×１０５立方μｍ、少なくとも８×１０５立方μｍ、少なくとも１×１０６立方μｍ、少なくとも２×１０６立方μｍ、少なくとも４×１０６立方μｍ、少なくとも６×１０６立方μｍ、少なくとも８×１０６立方μｍ、少なくとも１×１０７立方μｍ、少なくとも５×１０７立方μｍ、少なくとも１×１０８立方μｍ、少なくとも５×１０８立方μｍ、少なくとも８×１０８立方μｍ、又はそれを超える容積であり得る。隔離ペンを有するマイクロ流体デバイスの様々な実施形態において、隔離ペンの容積は、約５×１０５立方μｍ、約６×１０５立方μｍ、約８×１０５立方μｍ、約１×１０６立方μｍ、約２×１０６立方μｍ、約４×１０６立方μｍ、約８×１０６立方μｍ、約１×１０７立方μｍ、約３×１０７立方μｍ、約５×１０７立方μｍ、又は約８×１０７立方μｍ、又はそれを超える容積であり得る。幾つかの他の実施形態では、隔離ペンの容積は、約１ナノリットル〜約５０ナノリットル、２ナノリットル〜約２５ナノリットル、２ナノリットル〜約２０ナノリットル、約２ナノリットル〜約１５ナノリットル、又は約２ナノリットル〜約１０ナノリットルであり得る。
【０２３５】
様々な実施形態において、マイクロ流体デバイスは、本明細書に記載される任意の実施形態でのように構成された隔離ペンを有し、その場合、マイクロ流体デバイスは、約５〜約１０個の隔離ペン、約１０〜約５０個の隔離ペン、約１００〜約５００個の隔離ペン、約２００〜約１０００個の隔離ペン、約５００〜約１５００個の隔離ペン、約１０００〜約２０００個の隔離ペン、約１０００〜約３５００個の隔離ペン、約３０００〜約７０００個の隔離ペン、約５０００〜約１０，０００個の隔離ペン、約９０００〜約１５，０００個の隔離ペン、又は約１２，０００〜約２０，０００個の隔離ペンを有する。隔離ペンは、全て同じサイズである必要はなく、様々な構成（例えば、異なる幅、隔離ペン内の異なる特徴）を含み得る。
【０２３６】
図２Ｇは、一実施形態によるマイクロ流体デバイス２８０を示す。図２Ｇに示されたマイクロ流体デバイス２８０は、マイクロ流体デバイス１００の定型化された図である。実際には、マイクロ流体デバイス２８０及びその構成回路要素（例えば、チャネル１２２及び隔離ペン１２８）は本明細書で考察された寸法を有する。図２Ｇに示されるマイクロ流体回路１２０は、２つのポート１０７、４つの別個のチャネル１２２、及び４つの別個の流路１０６を有する。マイクロ流体デバイス２８０は、各チャネル１２２に通じる複数の隔離ペンを更に含む。図２Ｇに示されるマイクロ流体デバイスでは、隔離ペンは、図２Ｃに示されるペンと同様のジオメトリを有し、したがって、接続領域及び分離領域の両方を有する。したがって、マイクロ流体回路１２０は、掃引領域（例えば、チャネル１２２及び２次フロー２４４の最大侵入深さＤｐ内の接続領域２３６の部分）及び非掃引領域（例えば、分離領域２４０及び２次フロー２４４の最大侵入深さＤｐ内にない接続領域２３６の部分）の両方を含む。
【０２３７】
図３Ａ〜図３Ｂは、本開示によるマイクロ流体デバイス（例えば、１００、２００、２３０、２５０、２８０、２９０）を動作させるため及び観測のために使用することができるシステム１５０の様々な実施形態を示す。図３Ａに示されるように、システム１５０は、マイクロ流体デバイス１００（図示せず）又は本明細書に記載される任意の他のマイクロ流体デバイスを保持するように構成された構造体（「ネスト」）３００を含むことができる。ネスト３００は、マイクロ流体デバイス３２０（例えば、光学的に作動される動電学的デバイス１００）と界面を接することができ、電源１９２からマイクロ流体デバイス３２０への電気接続を提供することができるソケット３０２を含むことができる。ネスト３００は、一体型電気信号生成サブシステム３０４を更に含むことができる。電気信号生成サブシステム３０４は、マイクロ流体デバイス３２０がソケット３０２により保持されているとき、バイアス電圧がマイクロ流体デバイス３２０内の電極の対にわたり印加されるように、バイアス電圧をソケット３０２に供給するように構成され得る。したがって、電気信号生成サブシステム３０４は電源１９２の部分であり得る。バイアス電圧をマイクロ流体デバイス３２０に印加する能力は、マイクロ流体デバイス３２０がソケット３０２により保持されている場合には常にバイアス電圧が印加されることを意味しない。むしろ、大半の場合、バイアス電圧は、断続的に、例えば、マイクロ流体デバイス３２０内での電気泳動又は電子ウェッティング等の動電力の生成を促進するために必要な場合にのみ印加される。
【０２３８】
図３Ａに示されるように、ネスト３００は、プリント回路基板組立体（ＰＣＢＡ）３２２を含むことができる。電気信号生成サブシステム３０４は、ＰＣＢＡ３２２に搭載され、ＰＣＢＡ３２２に電気的に集積することができる。例示的な支持体は、同様にＰＣＢＡ３２２に搭載されるソケット３０２も含む。
【０２３９】
通常、電気信号生成サブシステム３０４は波形生成器（図示せず）を含む。電気信号生成サブシステム３０４は、波形生成器から受信される波形を増幅するように構成されたオシロスコープ（図示せず）及び／又は波形増幅回路（図示せず）を更に含むことができる。オシロスコープは、存在する場合、ソケット３０２により保持されるマイクロ流体デバイス３２０に供給される波形を測定するように構成され得る。特定の実施形態では、オシロスコープは、マイクロ流体デバイス３２０の基端位置（及び波形生成器の先端位置）において波形を測定し、それにより、デバイスに実際に印加されている波形を測定するに当たりより大きい精度を保証する。オシロスコープ測定から得られるデータは、例えば、フィードバックとして波形生成器に提供され得、波形生成器は、そのようなフィードバックに基づいて出力を調整するように構成され得る。適する結合された波形生成器及びオシロスコープの例は、Red Pitaya（商標）である。
【０２４０】
特定の実施形態では、ネスト３００は、電気信号生成サブシステム３０４の検知及び／又は制御に使用される、マイクロプロセッサ等のコントローラ３０８を更に含む。適するマイクロプロセッサの例としては、Arduino Nano（商標）等のArduino（商標）マイクロプロセッサが挙げられる。コントローラ３０８を使用して機能及び分析を実行し、又は外部マスタコントローラ１５４（図１Ａに示される）と通信して機能及び分析を実行し得る。図３Ａに示される実施形態では、コントローラ３０８は、インタフェース３１０（例えば、プラグ又はコネクタ）を通してマスタコントローラ１５４と通信する。
【０２４１】
幾つかの実施形態では、ネスト３００は、Red Pitaya（商標）波形生成器／オシロスコープユニット（「Red Pitayaユニット」）を含む電気信号生成サブシステム３０４と、Red Pitayaユニットにより生成された波形を増幅し、増幅電圧をマイクロ流体デバイス１００に渡す波形増幅回路とを含むことができる。幾つかの実施形態では、Red Pitayaユニットは、マイクロ流体デバイス３２０での増幅電圧を測定し、次に、マイクロ流体デバイス３２０での測定電圧が所望の値であるように、必要に応じてそれ自体の出力電圧を調整するように構成される。幾つかの実施形態では、波形増幅回路は、ＰＣＢＡ３２２に搭載されるＤＣ−ＤＣコンバータの対により生成される＋６．５Ｖ〜−６．５Ｖ電源を有することができ、その結果、マイクロ流体デバイス１００において１３Ｖｐｐまでの信号が生成される。
【０２４２】
図３Ａに示されるように、支持構造体３００（例えば、ネスト）は、熱制御サブシステム３０６を更に含むことができる。熱制御サブシステム３０６は、支持構造体３００により保持されるマイクロ流体デバイス３２０の温度を調整するように構成され得る。例えば、熱制御サブシステム３０６は、ペルチェ熱電デバイス（図示せず）及び冷却ユニット（図示せず）を含むことができる。ペルチェ熱電デバイスは、マイクロ流体デバイス３２０の少なくとも１つの表面と界面を接するように構成された第１の表面を有することができる。冷却ユニットは、例えば、液冷アルミニウムブロック等の冷却ブロック（図示せず）であり得る。ペルチェ熱電デバイスの第２の表面（例えば、第１の表面とは逆の表面）は、そのような冷却ブロックの表面と界面を接するように構成され得る。冷却ブロックは、冷却ブロックを通して冷却流体を循環させるように構成された流体路３１４に接続することができる。図３Ａに示される実施形態では、支持構造体３００は、流入口３１６及び流出口３１８を含む、外部リザーバ（図示せず）から冷却された流体を受け取り、冷却された流体を流体路３１４に導入し、冷却ブロックを通し、次に、冷却された流体を外部リザーバに戻す。幾つかの実施形態では、ペルチェ熱電デバイス、冷却ユニット、及び／又は流体路３１４は、支持構造体３００のケース３１２に搭載することができる。幾つかの実施形態では、熱制御サブシステム３０６は、ペルチェ熱電デバイスの温度を調整して、マイクロ流体デバイス３２０の標的温度を達成するように構成される。ペルチェ熱電デバイスの温度調整は、例えば、Pololu（商標）熱電電源（Pololu Robotics and Electronics Corp.）等の熱電電源により達成することができる。熱制御サブシステム３０６は、アナログ回路により提供される温度値等のフィードバック回路を含むことができる。代替的に、フィードバック回路はデジタル回路により提供され得る。
【０２４３】
幾つかの実施形態では、ネスト３００は、抵抗（例えば、抵抗１ｋオーム＋／−０．１％、温度係数＋／−０．０２ｐｐｍ／Ｃ０）及びＮＴＣサーミスタ（例えば、公称抵抗１ｋオーム＋／−０．０１％を有する）を含むアナログ分圧回路（図示せず）であるフィードバック回路を有する熱制御サブシステム３０６を含むことができる。幾つかの場合、熱制御サブシステム３０６は、フィードバック回路からの電圧を測定し、次に、計算された温度値をオンボードＰＩＤ制御ループアルゴリズムへの入力として使用する。ＰＩＤ制御ループアルゴリズムからの出力は、例えば、Pololu（商標）モーター駆動デバイス（図示せず）上の方向信号及びパルス幅変調信号ピンの両方を駆動して熱電電源を作動させることができ、それにより、ペルチェ熱電デバイスを制御する。
【０２４４】
ネスト３００はシリアルポート３５０を含むことができ、シリアルポート３２４により、コントローラ３０８のマイクロプロセッサは、インタフェース３１０（図示せず）を介して外部マスタコントローラ１５４と通信することができる。加えて、コントローラ３０８のマイクロプロセッサは、電気信号生成サブシステム３０４及び熱制御サブシステム３０６と通信することができる（例えば、Plinkツール（図示せず）を介して）。したがって、コントローラ３０８、インタフェース３１０、及びシリアルポート３２４の組合せを介して、電気信号生成サブシステム３０４及び熱制御サブシステム３０６は、外部マスタコントローラ１５４と通信することができる。このようにして、マスタコントローラ１５４は、特に、出力電圧調整のためにスケーリング計算を実行することにより電気信号生成サブシステム３０４を支援することができる。外部マスタコントローラ１５４に結合された表示デバイス１７０を介して提供されるグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）（図示せず）は、熱制御サブシステム３０６及び電気信号生成サブシステム３０４からそれぞれ得られる温度データ及び波形データをプロットするように構成され得る。代替的に又は追加として、ＧＵＩは、コントローラ３０８、熱制御サブシステム３０６、及び電気信号生成サブシステム３０４への更新を可能にすることができる。
【０２４５】
上述したように、システム１５０は撮像デバイス１９４を含むことができる。幾つかの実施形態では、撮像デバイス１９４は光変調サブシステム３３０（図３Ｂ参照）を含む。光変調サブシステム３３０は、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）又はマイクロシャッタアレイシステム（ＭＳＡ）を含むことができ、これらのいずれかは、光源３３２から光を受け取り、受け取った光のサブセットを顕微鏡３５０の光学縦列に送るように構成され得る。代替的に、光変調サブシステム３３０は、有機発行ダイオードディスプレイ（ＯＬＥＤ）、液晶オンシリコン（ＬＣＯＳ）デバイス、強誘電性液晶オンシリコンデバイス（ＦＬＣＯＳ）、又は透過型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等のそれ自体の光を生成する（したがって、光源３３２の必要性をなくす）デバイスを含むことができる。光変調サブシステム３３０は、例えば、プロジェクタであり得る。したがって、光変調サブシステム３３０は、構造化光及び非構造化光の両方を発することが可能であり得る。特定の実施形態では、システム１５０の撮像モジュール１６４及び／又は原動モジュール１６２は、光変調サブシステム３３０を制御することができる。
【０２４６】
特定の実施形態では、撮像デバイス１９４は顕微鏡３５０を更に含む。そのような実施形態では、ネスト３００及び光変調サブシステム３３０は、顕微鏡３５０に搭載されるように個々に構成され得る。顕微鏡３５０は、例えば、標準の研究等級の光学顕微鏡又は蛍光顕微鏡であるように構成され得る。したがって、ネスト３００は、顕微鏡３５０のステージ３４４に搭載するように構成され得、及び／又は光変調サブシステム３３０は、顕微鏡３５０のポートに搭載されるように構成され得る。他の実施形態では、本明細書に記載されるネスト３００及び光変調サブシステム３３０は、顕微鏡３５０の一体構成要素であり得る。
【０２４７】
特定の実施形態では、顕微鏡３５０は１つ又は複数の検出器３４８を更に含むことができる。幾つかの実施形態では、検出器３４８は撮像モジュール１６４により制御される。検出器３４８は、接眼レンズ、電荷結合素子（ＣＣＤ）、カメラ（例えば、デジタルカメラ）、又はそれらの任意の組合せを含むことができる。少なくとも２つの検出器３４８が存在する場合、１つの検出器は、例えば、高速フレームレートカメラであり得、一方、他の検出器は高感度カメラであり得る。更に、顕微鏡３５０は、マイクロ流体デバイス３２０から反射された光及び／又は発せられた光を受け取り、反射光及び／又は放射光の少なくとも部分を１つ又は複数の検出器３４８に結像するように構成された光学縦列を含むことができる。顕微鏡の光学縦列は、各検出器での最終倍率が異なることができるように、異なる検出器で異なるチューブレンズ（図示せず）を含むこともできる。
【０２４８】
特定の実施形態において、イメージングデバイス１９４は、少なくとも２つの光源を使用するように構成される。例えば、第１の光源３３２を用いて構造化光（例えば、光変調サブシステム３３０を介して）を生成することができ、第２の光源３３４を用いて非構造化光を提供することができる。第１の光源３３２は、光学的に作動されるエレクトロキネシス及び／又は蛍光励起のための構造化光を生成することができ、第２の光源３３４を用いて明視野照明を提供することができる。これらの実施形態において、原動力モジュール（motive module）１６４を用いて第１の光源３３２を制御することができ、イメージングモジュール１６４を用いて第２の光源３３４を制御することができる。顕微鏡３５０の光学列は、（１）光変調サブシステム３３０からの構造化光を受け、デバイスがネスト３００によって保持されている場合、構造化光の焦点を、光学的に作動される動電学的デバイスなどのマイクロ流体デバイス内の少なくとも第１の領域に合わせ、（２）マイクロ流体デバイスから反射された及び／又は放出された光を受け、このような反射された及び／又は放出された光の少なくとも一部の焦点を検出器３４８に合わせるように構成され得る。光学列は、第２の光源からの非構造化光を受け、デバイスがネスト３００によって保持される場合、非構造化光の焦点をマイクロ流体デバイスの少なくとも第２の領域に合わせるようにさらに構成され得る。特定の実施形態において、マイクロ流体デバイスの第１及び第２の領域は、重なっている領域であり得る。例えば、第１の領域は、第２の領域のサブセットであり得る。他の実施形態において、第２の光源３３４は、加えて又は代替的に、光の任意の好適な波長を有し得るレーザーを含み得る。図３Ｂに示される光学系の図は、概略図に過ぎず、光学系は、さらなるフィルタ、ノッチフィルタ、レンズなどを含み得る。第２の光源３３４が明視野及び／又は蛍光励起並びにレーザー照射のための１つ又は複数の光源を含む場合、光源の物理的配置は、図３Ｂに示されるものから変化することがあり、レーザー照射は、光学系内の任意の好適な物理的位置で導入され得る。光源３３４及び光源３３２／光変調サブシステム３３０の概略的な位置も入れ替えられ得る。
【０２４９】
図３Ｂでは、光を光変調サブシステム３３０に供給している第１の光源３３２が示されており、光変調サブシステム３３０は構造化光をシステム３５５（図示せず）の顕微鏡３５０の光学縦列に提供する。ビームスプリッタ３３６を介して非構造化光を光学縦列に提供している第２の光源３３４が示される。光変調サブシステム３３０からの構造化光及びに示されるように、第２の光源３３４からの非構造化光は、ビームスプリッタ３３６から光学縦列を通って一緒に移動して、第２のビームスプリッタ（又は光変調サブシステム３３０によって提供される光に応じて、ダイクロイックフィルタ３３８）に到達し、ここで、光は反射し、対物レンズ３３６を通して試料面３４２まで下がる。次に、試料面３４２からの反射光及び／又は放射光は再び対物レンズ３４０を通って移動し、ビームスプリッタ及び／又はダイクロイックフィルタ３３８を通り、ダイクロイックフィルタ３４６に到達する。ダイクロイックフィルタ３４６に達する光の一部のみが透過され、検出器３４８に到達する。
【０２５０】
幾つかの実施形態では、第２の光源３３４は青色光を発する。適切なダイクロイックフィルタ３４６を用いて、試料面３４２から反射された青色光は、ダイクロイックフィルタ３４６を透過し、検出器３４８に到達することが可能である。これとは対照的に、光変調サブシステム３３０から来る構造化光は、試料面３４２で反射されるが、ダイクロイックフィルタ３４６を透過しない。この例では、ダイクロイックフィルタ３４６は、４９５ｎｍよりも長い波長を有する可視光を濾波して除外する。光変調サブシステム３３０からの光のそのような濾波は、光変調サブシステムから発せられる光が４９５ｎｍよりも短いいかなる波長も含まない場合にのみ完了する（示されるように）。実際には、光変調サブシステム３３０から来る光が４９５ｎｍよりも短い波長（例えば、青色波長）を含む場合、光変調サブシステムからの光の幾らかがフィルタ３４６を透過して検出器３４８に到達する。そのような実施形態では、フィルタ３４６は、第１の光源３３２から検出器３４８に到達する光の量と第２の光源３３４から検出器３４８に到達する光の量とのバランスを変更する役割を果たす。これは、第１の光源３３２が第２の光源３３４よりもはるかに強力な場合、有益であり得る。他の実施形態では、第２の光源３３４は、赤色光を発することができ、ダイクロイックフィルタ３４６は、赤色光以外の可視光（例えば、６５０ｎｍよりも短い波長を有する可視光）を濾波して除外することができる。
【０２５１】
被覆溶液及び被覆剤。
理論による限定を意図せずに、マイクロ流体デバイス（例えば、ＤＥＰ構成及び／又はＥＷ構成マイクロ流体デバイス）内での生物学的微小物体（例えば、生体細胞）の維持は、マイクロ流体デバイスの少なくとも１つ又は複数の内面が、マイクロ流体デバイスと内部に維持される生物学的微小物体との間の主な界面を提供する有機分子及び／又は親水性分子の層を提示するように調整又は被覆される場合に促進し得る（すなわち、生物学的微小物体は、マイクロ流体デバイス内で生存率の増大、より大きい増殖、及び／又はより大きい可搬性を示す）。幾つかの実施形態では、マイクロ流体デバイスの内面の１つ又は複数（例えば、ＤＥＰ構成マイクロ流体デバイスの電極活性化基板の内面、マイクロ流体のカバー、及び／又は回路材料の表面）は、有機分子及び／又は親水性分子の所望の層を生成するように、被覆溶液及び／又は被覆剤により処理又は修飾し得る。
【０２５２】
被覆は、生物学的微小物体を導入する前又は後に塗布してもよく、又は生物学的微小物体と同時に導入してもよい。幾つかの実施形態では、生物学的微小物体は、マイクロ流体デバイスの１つ又は複数の被覆剤を含む流体媒体中に搬入し得る。他の実施形態では、マイクロ流体デバイス（例えば、ＤＥＰ構成マイクロ流体デバイス）の内面は、生物学的微小物体をマイクロ流体デバイスに導入する前に、被覆剤を含む被覆溶液を用いて処理又は「プライミング」される。
【０２５３】
幾つかの実施形態では、マイクロ流体デバイスの少なくとも１つの表面は、生物学的微小物体の維持及び／又は増殖に適した有機分子及び／又は親水性分子の層を提供する（例えば、後述するような調整面を提供する）被覆剤を含む。幾つかの実施形態では、マイクロ流体デバイスの略全ての内面は被覆材料を含む。被覆された内面は、フロー領域（例えば、チャネル）の表面、チャンバの表面、隔離ペンの表面、又はそれらの組合わせを含み得る。幾つかの実施形態では、複数の隔離ペンのそれぞれは、被覆材料で被覆された少なくとも１つの内面を有する。他の実施形態では、複数のフロー領域又はチャネルのそれぞれは、被覆材料で被覆された少なくとも１つの内面を有する。幾つかの実施形態では、複数の隔離ペンのそれぞれ及び複数のチャネルのそれぞれの少なくとも１つの内面は、被覆材料で被覆される。
【０２５４】
被覆剤／溶液。
限定ではなく、血清又は血清因子、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）、ポリマー、洗剤、酵素、及びそれらの任意の組合わせを含む任意の従来の被覆剤／被覆溶液を使用することができる。
【０２５５】
ポリマーベースの被覆材料。
少なくとも１つの内面は、ポリマーを含む被覆材料を含み得る。ポリマーは、少なくとも１つの表面に共有結合又は非共有結合し得る（又は非特異的に付着し得る）。ポリマーは、ブロックポリマー（及びコポリマー）、星型ポリマー（星型コポリマー）、並びにグラフト又は櫛形ポリマー（グラフトコポリマー）に見られる等の多種多様な構造モチーフを有し得、これらは全て本明細書に開示される方法に適し得る。
【０２５６】
ポリマーは、アルキレンエーテル部分を含むポリマーを含み得る。広範囲のアルキレンエーテル含有ポリマーが、本明細書に記載されるマイクロ流体デバイスでの使用に適し得る。アルキレンエーテル含有ポリマーの非限定的で例示的な一クラスは、ポリマー鎖内で異なる比率及び異なる場所にあるポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）サブユニット及びポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）サブユニットのブロックを含む両親媒性非イオンブロックコポリマーである。Pluronic（登録商標）ポリマー（ＢＡＳＦ）は、このタイプのブロックコポリマーであり、生細胞と接触する場合の使用に適することが当技術分野で既知である。ポリマーは、平均分子質量ＭＷで、約２０００Ｄａ〜約２０ＫＤａの範囲であり得る。幾つかの実施形態では、ＰＥＯ−ＰＰＯブロックコポリマーは、約１０よりも大きい（例えば、１２〜１８）の親水性親油性バランス（ＨＬＢ）を有することができる。被覆された表面をもたらすのに有用な特定のPluronic（登録商標）ポリマーは、Pluronic（登録商標）Ｌ４４、Ｌ６４、Ｐ８５、及びＦ１２７（Ｆ１２７ＮＦを含む）を含む。別のクラスのアルキレンエーテル含有ポリマーは、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ  ＭＷ＜１００，０００Ｄａ）又は代替的にポリエチレンオキシド（ＰＥＯ、ＭＷ＞１００，０００）である。幾つかの実施形態では、ＰＥＧは約１０００Ｄａ、５０００Ｄａ、１０，０００Ｄａ、又は２０，０００ＤａのＭＷを有し得る。
【０２５７】
他の実施形態では、被覆材料は、カルボン酸部分を含むポリマーを含み得る。カルボン酸サブユニットは、アルキル、アルケニル、又は芳香族部分含有サブユニットであり得る。非限定的な一例はポリ乳酸（ＰＬＡ）である。他の実施形態では、被覆材料は、ポリマー骨格の末端又はポリマー骨格からのペンダントのいずれかにリン酸部分を含むポリマーを含み得る。更に他の実施形態では、被覆材料は、スルホン酸部分を含むポリマーを含み得る。スルホン酸サブユニットは、アルキル、アルケニル、又は芳香族部分含有サブユニットであり得る。非限定的な一例はポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳＡ）又はポリアネトールスルホン酸である。更なる実施形態では、被覆材料はアミン部分を含むポリマーを含み得る。ポリアミノポリマーは、天然ポリアミンポリマー又は合成ポリアミンポリマーを含み得る。天然ポリアミンの例としては、スペルミン、スペルミジン、及びプトレッシンが挙げられる。
【０２５８】
他の実施形態では、被覆材料は、糖類部分を含むポリマーを含み得る。非限定的な例では、キサンタンガム又はデキストラン等のポリサッカリドが、マイクロ流体デバイスにおける細胞の突き刺しを低減又は阻止し得る材料を形成するのに適し得る。例えば、約３ｋＤａのサイズを有するデキストランポリマーを使用して、マイクロ流体デバイス内の表面に被覆材料を提供し得る。
【０２５９】
他の実施形態では、被覆材料は、リボヌクレオチド部分又はデオキシリボヌクレオチド部分を有し、高分子電解質表面を提供し得る、ヌクレオチド部分、すなわち、核酸を含むポリマーを含み得る。核酸は、天然ヌクレオチド部分のみを含んでもよく、又は限定ではなく、７−デアザアデニン、ペントース、メチルホスホン酸、又はホスホロチオエート部分等の核酸塩基、リボース、リン酸塩部分類似物を含む非天然ヌクレオチド部分を含んでもよい。
【０２６０】
更に他の実施形態では、被覆材料は、アミノ酸部分を含むポリマーを含み得る。アミノ酸部分を含むポリマーは、天然アミノ酸含有ポリマー又は非天然アミノ酸含有ポリマーを含み得、これらのいずれかはペプチド、ポリペプチド、又はタンパク質を含み得る。非限定的な一例では、被覆剤として、タンパク質は、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）並びに／或いはアルブミン及び／又は１つ又は複数の他の同様のタンパク質を含む血清（又は複数の異なる血清の組合わせ）であり得る。血清は、限定ではなく、ウシ胎仔血清、ヒツジ血清、ヤギ血清、ウマ血清等を含む任意の好都合のソースからのものであり得る。特定の実施形態では、被覆溶液中のＢＳＡは、５ｍｇ／ｍＬ、１０ｍｇ／ｍＬ、２０ｍｇ／ｍＬ、３０ｍｇ／ｍＬ、４０ｍｇ／ｍＬ、５０ｍｇ／ｍＬ、６０ｍｇ／ｍＬ、７０ｍｇ／ｍＬ、８０ｍｇ／ｍＬ、９０ｍｇ／ｍＬ、又はそれを超えるか、若しくはそれらの間の任意の値を含め、約１ｍｇ／ｍＬから約１００ｍｇ／ｍＬの濃度で存在する。特定の実施形態では、被覆溶液中の血清は、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、又はそれを超えるか、若しくはそれらの間の任意の値を含め、約２０％（ｖ／ｖ）から約５０％ｖ／ｖの濃度で存在し得る。幾つかの実施形態では、ＢＳＡは、５ｍｇ／ｍＬで被覆溶液中に被覆剤として存在し得、一方、他の実施形態では、ＢＳＡは、７０ｍｇ／ｍＬで被覆溶液中に被覆剤として存在し得る。特定の実施形態では、血清は、３０％で被覆溶液中に被覆剤として存在する。幾つかの実施形態では、フォスター細胞成長への細胞の付着を最適化するために、細胞外基質（ＥＣＭ）タンパク質を被覆材料内に提供し得る。被覆材料に包含し得る細胞基質タンパク質としては、限定ではなく、コラーゲン、エラスチン、ＲＧＤ含有ペプチド（例えば、フィブロネクチン）、又はラミニンを挙げることができる。更に他の実施形態では、成長因子、サイトカイン、ホルモン、又は他の細胞シグナリング種をマイクロ流体デバイスの被覆材料内に提供し得る。
【０２６１】
幾つかの実施形態では、被覆材料は、アルキレンオキシド部分、カルボン酸部分、スルホン酸部分、リン酸塩部分、サッカリド部分、ヌクレオチド部分、又はアミノ酸部分の２つ以上を含むポリマーを含み得る。他の実施形態では、ポリマーの調整された表面は、被覆材料に独立して又は同時に組み込み得る、アルキレンオキシド部分、カルボン酸部分、スルホン酸部分、リン酸塩部分、サッカリド部分、ヌクレオチド部分、及び／又はアミノ酸部分をそれぞれ有する２つ以上のポリマーの混合物を含み得る。
【０２６２】
さらに、共有結合的に修飾された表面がコーティング剤とともに使用される実施形態において、共有結合的に修飾された表面のアニオン、カチオン及び／又は両性イオンは、エンクロージャにおいて流体培地（例えば、コーティング溶液）中に存在する非共有結合的なコーティング剤（例えば、溶液中のタンパク質）の荷電部分とともにイオン結合を形成し得る。
【０２６３】
適切な被覆処理及び修飾の更なる詳細については、２０１６年４月２２日に出願された米国特許出願公開第１５／１３５，７０７号において見出し得、この特許出願は全体的に参照により本明細書に援用される。
【０２６４】
マイクロ流体デバイスの隔離ペン内の細胞の生存性を維持する追加のシステム構成要素。
細胞集団の成長及び／又は増殖を促進するために、システムの追加の構成要素により、機能的な細胞の維持を促す環境状況を提供し得る。例えば、そのような追加の構成要素は、栄養素、細胞成長シグナリング種、ｐＨ調整、ガス交換、温度制御、及び細胞からの老廃物の除去を提供することができる。
【０２６５】
キット。
様々な実施形態において、生体細胞の成長、生存及び／又は可搬性を支援するように構成された少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面を有するマイクロ流体デバイスを提供するためのキットは、基部、カバー及びマイクロ流体回路材料であって、その中に流体回路を画定するマイクロ流体回路材料を含むエンクロージャを含むマイクロ流体デバイスを含み、基部、カバー及びマイクロ流体回路材料の少なくとも１つの内面は、第１の結合基、及び第１の表面接触部分又は第１の反応性部分である第１の部分を含む第１の共有結合表面修飾を有し；基部、カバー及びマイクロ流体回路材料の少なくとも１つの内面は、第２の結合基、及び第２の表面接触部分又は第２の反応性部分である第２の部分を含む第２の共有結合表面修飾を有し、第１の結合基及び第２の結合基は、互いに異なり、及び／又は第１の部分は、第２の部分と異なる。
【０２６６】
キットのマイクロ流体デバイスの第１の共有結合表面修飾及び第２の共有結合表面修飾は、それぞれ式ＸＸＸ、式Ｖ、式ＶＩＩ、式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ及び式ＩＸ
【化５４】
2019523696.tif 000057
から独立して選択される構造を有し得、式中、ＬＧは、−Ｗ−Ｓｉ（ＯＺ）２Ｏ−又は−ＯＰ（Ｏ）２Ｏ−であり；Ｌｆｍは、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含むリンカーであり、且つ０又は１つの結合基ＣＧをさらに含み；Ｒｘは、反応性部分であり；Ｗは、Ｏ、Ｓ又はＮであり、Ｚは、隣接するケイ素原子への結合であるか、又は表面への結合であり；ｎは、３〜２１の整数であり、Ｌｓｍは、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含むリンカーであり、且つ０、１、２、３又は４つの結合基ＣＧをさらに含み；及び
【化５５】
2019523696.tif 000058
は、表面である。本明細書に記載される任意のマイクロ流体デバイスを含むキットが提供され得る。
【０２６７】
キットは、式ＸＩＩ：
ＲＰ−Ｌ−表面接触部分  式ＸＩＩ
の構造を有する表面修飾試薬をさらに含み得、式中、ＲＰは、反応対部分であり；Ｌは、リンカーであり、及び表面接触部分は、生物学的微小物体に対する改良された接触特性を提供する部分である。Ｌは、リンカーであり、Ｌは、結合又はケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含み、且つ０、１、２又は３つの結合基ＣＧを含む。表面接触部分は、上に定義されるとおりである。Ｌ及び表面接触部分は、表面修飾試薬中で任意の組合せを有し得る。ある実施形態において、表面接触部分は、ポリエチレングリコールを含み得る。他の実施形態において、表面接触部分は、デキストランを含み得る。反応対部分は、機能化表面の反応性部分とそれぞれ反応するように構成される。
【０２６８】
キットは、式ＸＸＸＩＶ：
ＲＰ−Ｌｆｍ−Ｒｘ２  式ＸＸＸＩＶ
の構造を有する二次機能化試薬をさらに含み得、式中、ＲＰは、式ＸＸＸ、式Ｖ又は式ＶＩＩの反応性部分と反応させるための反応対部分であり；及びＬｆｍは、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含むリンカーであり、且つ０又は１つの結合基ＣＧをさらに含む。Ｒｘ２は、機能化表面の反応性部分と反応しないように選択される。
【０２６９】
キットは、式ＶＩＩＩの少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面を有するマイクロ流体デバイスを製造する際に使用されるべき他の試薬をさらに含み得る。好適な反応培地、緩衝液又は反応促進剤がキットにおいて提供され得る。補助試薬及び／又は表面修飾試薬及び／又は二次機能化試薬は、別個の容器中で提供され得る。
【０２７０】
式ＩＶの化合物の合成。
式ＶＩの構造を有する化合物を合成する方法であって、式ＸＩＩＩの化合物をアジ化物イオンと反応させる工程と、式２（式中、ｈは、１から１９であり、ｎは、３から２１であり、及びＲは、Ｈ又はＣ１〜Ｃ６アルキルである）に示される式ＶＩの化合物を生成する工程とを含む方法が提供される。ある実施形態において、ｎは、７から２１の整数である。
【０２７１】
式２
【化５６】
2019523696.tif 000059
アジ化物イオンは、アジ化ナトリウム又はアジ化物イオンの任意の他の好適な源として提供され得る。反応は、アセトニトリル又はＤＭＦなどの任意の好適な溶媒中で行われ得る。反応は、約１５℃から約３０℃の範囲であり得る周囲温度で行われ得る。ある実施形態において、周囲反応温度は、約２０℃から約３０℃の範囲であり得る。ある実施形態において、反応は、３０℃、４０℃、５０℃、６０℃又は７０℃から選択される温度で行われ得る。反応は、不活性雰囲気下で行われ得る。
【０２７２】
他の実施形態において、式ＸＩＩＩ：
【化５７】
2019523696.tif 000060
の構造を有する化合物が提供され、式中、ｈは、１から１９の整数であり、及びＲは、独立して、Ｈ及びＣ１〜Ｃ６アルキルからなる群から選択される。式ＩＩの化合物は、式Ｉの構造を有する化合物の合成のための有用な出発材料であり得る。ある実施形態において、ｈは、５から１９であり得る。他の実施形態において、ｈは、７から２１、８から２１、９から２１、１０から２１、１１から２１、１２から２１、１３から２１、１４から２１、１５から２１又は１６から２１であり得る。他の実施形態において、ｈは、７、１２又は１４であり得る。ある実施形態において、ｈは、１０、１２又は１４であり得る。ある実施形態において、ｈは、１２又は１４であり得る。様々な実施形態において、Ｒのそれぞれは、Ｍｅ又はＥｔであり得る。
【０２７３】
式ＸＩＩＩの化合物の合成。
式ＸＩＩＩの構造を有する化合物を合成する方法であって、触媒又は開始剤の存在下でオレフィン性化合物（化合物１）をシラン（化合物２）と反応させ、それにより式ＸＩＩＩ（式３を参照されたい）の構造を有する化合物を生成する工程を含む方法が提供される。
【０２７４】
式３
【化５８】
2019523696.tif 000061
【０２７５】
式３の化合物１、２及び式ＸＩＩＩでは、ｈは、１から１９の整数であり、及びＲのそれぞれは、独立して、Ｈ又はＣ１〜Ｃ６アルキルである。ある実施形態において、ｈは、約５から１９の整数である。ある実施形態において、Ｒは、Ｃ１〜Ｃ６アルキルである。
【０２７６】
ある実施形態において、Ｒのそれぞれは、メチル、エチル及びプロピルから選択され得る。他の実施形態において、Ｒのそれぞれは、メチルであり得る。様々な実施形態において、ｈは、７から１９であり得る。他の実施形態において、ｈは、７、１２又は１４であり得る。ある実施形態において、ｈは、７であり得る。
【０２７７】
ある実施形態において、触媒は、任意の好適なヒドロシリル化触媒であり得る。触媒は、遷移金属錯体Ｍ（Ｌ）ｎであり得、Ｌは、リガンドであり、Ｍは、Ｆｅ（０）、Ｃｏ（Ｉ）、Ｒｈ（Ｉ）、Ｎｉ（０）、Ｐｄ（０）、Ｐｔ（ＩＩ）又はＰｔ（０）などの金属である。ある実施形態において、ヒドロシリル化触媒錯体の金属は、Ｃｏ（Ｉ）、Ｒｈ（Ｉ）、Ｎｉ（０）、Ｐｔ（ＩＩ）又はＰｔ（０）であり得る。さらに他の実施形態において、金属は、Ｒｈ（Ｉ）、Ｐｔ（ＩＩ）又はＰｔ（０）であり得る。リガンドは、電子が豊富な錯体を生成するように選択され得、任意の好適なリガンドであり得る。リガンドとしては、ハロゲン（例えば、塩素）；オレフィン、ニトリル、シロキサン（単純なテトラアルキルジビニルシロキサン又は拘束SILOPリガンドを含む；芳香族部分２，２’−ビス（ジフェニルホスフィノ）−立体拘束ビフェニル又はBINAP、BIPHEP、BINEPINE若しくはPHANEPHOSなどのビナフチルリガンド；２，３−Ｏ−イソプロピリデン−２，３−ジヒドロキシ−１，４−ビス（ジフェニルホスフィノ）ブチル（ＤＩＯＰ）が挙げられ；（好適なヒドロシリル化触媒のいくつかの例としては、限定はされないが、Ｈ２ＰｔＣｌ６・６Ｈ２Ｏ／ｉＰｒＯＨ（スペイア触媒）；クロロ（１，５−シクロオクタジエン）Ｒｈ（１）二量体（［Ｒｈ（ｃｏｄ）Ｃｌ］２；トリス（トリフェニルホスフィン）−ロジウム（Ｉ）クロリド；［ＰｔＣｌ２（ＮＣＲ）２（ここで、Ｒは、Ｎ（アルキル）２、特にメチル又はＮ−ピペリジニル、Ｐｈ、Ｃｈ２Ｐｈなどの環状アミンであり得る）；カールシュテット触媒Ｐｔ２｛［（ＣＨ２＝ＣＨ２）ＳｉＭｅ２］Ｏ｝３）；及びビス（イミノ）ピリジン鉄二窒素錯体（ｅｔ  ＰＤＩ）Ｆｅ（Ｎ２）］２（ｍｕ２−アジド）が挙げられる。
【０２７８】
ある実施形態において、触媒は、白金（０）触媒であり得る。白金（０）触媒は、Ｐｔ（０）−１，１，３，３−テトラメチル−１，３−ジビニルジシロキサン錯体（化合物３）：
【化５９】
2019523696.tif 000062
であり得る。
【０２７９】
他の実施形態において、開始剤が使用され得、これは、約０．５当量から約１．４当量の範囲で存在し得る。ある実施形態において、開始剤は、トリアルキルボランであり得る。
【０２８０】
反応は、オレフィン性化合物（式２の化合物１）を溶解させることが可能な任意の溶媒中で行われ得、溶媒としては、限定はされないが、ＤＭＦ、ベンゼン、テトラヒドロフラン、トルエン、フッ素化又は部分フッ素化溶媒の中でも特に１，３−ビストリフルオロメチルベンゼンが挙げられる。ある実施形態において、トルエン又はジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）が使用され得る。
【０２８１】
反応は、アルゴン又は窒素ガスであり得る不活性雰囲気下で行われ得る。典型的に、不活性雰囲気は、水蒸気を除外するであろう。
【０２８２】
高温を用いて反応を促進することができ、反応は、約６０℃から約１１０℃の範囲の温度で行われ得る。ある実施形態において、反応は、約６０℃、６５℃、７０℃、７５℃、８０℃、８５℃、９０℃、９５℃、１００℃、１０５℃又は約１１０℃で行われ得る。反応は、約６時間後、１０時間後、１４時間後、１８時間後、２４時間後、３０時間後、４８時間後、６０時間後又はそれらの間の任意の時点で完了され得る。
【０２８３】
ある他の実施形態において、式ＩＶ：
【化６０】
2019523696.tif 000063
の構造を有する化合物を合成する方法であって、塩基の存在下において、式ＸＩＶ：
【化６１】
2019523696.tif 000064
の構造を有する化合物をアルコールＲＯＨと反応させ（式中、ｈは、１から１９の整数であり；Ｘのそれぞれは、Ｃｌであり；ＲＯＨは、メチルアルコール、エチルアルコール又はプロピルアルコールである）、それにより式Ｉ（式中、ｈは、１から１９の整数であり、及びＲは、Ｃ１〜Ｃ３アルキルである）の化合物を生成する工程を含む方法が提供され得る。ある実施形態において、塩基は、ピリジンであり得る。ある実施形態において、ｈは、５から１９の整数である。様々な実施形態において、ｈは、７、１２又は１４であり得る。さらに他の実施形態において、Ｒは、メチルであり得る。
【０２８４】
式Ｌの化合物の合成。
式Ｌの構造を有する化合物を合成する方法であって、触媒又は開始剤の存在下でオレフィン性化合物（化合物１）をシラン（化合物２）と反応させ、それにより式Ｌ（式１を参照されたい）の構造を有する化合物を生成する工程を含む方法が提供される。
【０２８５】
式４
【化６２】
2019523696.tif 000065
【０２８６】
式４の化合物１０１、１０３２及び式Ｌでは、ｎは、１３から２５の整数であり得；Ｙのそれぞれは、独立して、ハロ、ＯＨ又はＯＲであり得、ハロは、Ｂｒ、Ｃｌ又はＦであり；及びＲは、Ｃ１〜Ｃ６アルキルである。ある実施形態において、Ｙのそれぞれは、Ｃｌである。他の実施形態において、Ｙのそれぞれは、メトキシ、エトキシ又はプロポキシであり得る。様々な実施形態において、ｎは、１３、１５、１７又は１９であり得る。ある実施形態において、ｎは、１３又は１５であり得る。
【０２８７】
ある実施形態において、式Ｌの化合物は、式ＬＩの構造を有する化合物であり得、式５に示される方法に従って生成され得る。オレフィン性化合物（化合物１）は、３つの置換基ＯＲを有するシラン（化合物３）と反応され得、ここで、Ｒは、Ｈ又はＣ１からＣ６アルキルであり得る。ある実施形態において、Ｒのそれぞれは、メチル、エチル及びプロピルから選択され得る。他の実施形態において、Ｒのそれぞれは、メチルであり得る。様々な実施形態において、ｎは、１３、１５、１７又は１９であり得る。ある実施形態において、ｎは、１３又は１５であり得る。
【０２８８】
式５
【化６３】
2019523696.tif 000066
【０２８９】
他の実施形態において、式Ｌの化合物は、式ＬＩＩの構造を有する化合物であり得、式６に示される方法に従って生成され得る。
【０２９０】
式６
【化６４】
2019523696.tif 000067
【０２９１】
オレフィン性化合物、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９，１０，１０，１１，１１，１２，１２，１３，１３，１４，１４，１５，１５，１６，１６，１６−ノナコサフルオロヘキサデカ−１−エン（化合物１０５）は、触媒又は開始剤の存在下でトリアルコキシシラン（化合物１０４）と反応され、それにより式ＬＩＩの分子を生成し得る。触媒は、任意の好適なヒドロシリル化触媒であり得る。
【０２９２】
式ＶＩの化合物の合成。
式ＶＩの化合物は、様々な経路によって合成され得、経路の１つは、式ＩＶの化合物を金属アセチリドと反応させることを含み得る。
【実施例】
【０２９３】
実施例
システム及びマイクロ流体デバイス：
Berkeley Lights, Inc.によって製造され、同様にBerkeley Lights, Incによって製造された光学機器によって制御されるOptoSelectチップ、ナノ流体デバイス。機器は、温度コントローラに連結されたチップのための取り付け台；ポンプ及び流体培地調整構成要素；及びカメラ及びチップ内のフォトトランジスタを活性化するのに好適な構造化光源を含む光学列を含んでいた。OptoSelect（商標）チップは、フォトトランジスタにより活性化されるＯＥＴ力を提供する、OptoElectroPositioning（OEP（商標））技術を用いて構成された基板を含んでいた。チップは、それぞれ複数のNanoPen（商標）チャンバ（又は隔離ペン）が流体接続された複数のマイクロ流体チャネルも含んでいた。各隔離ペンの体積は、約１×１０６立方μｍであった。
【０２９４】
プライミング溶液：
０．１％のPluronic（登録商標）F127（（Life Technologies（登録商標）カタログ番号Ｐ６８６６）を含有する完全増殖培地。
【０２９５】
培養のための準備：修飾表面を有するマイクロ流体デバイスをシステムに充填し、５分間にわたって１５ｐｓｉにおいて１００％の二酸化炭素でパージした。二酸化炭素パージの直後、プライミング溶液を８分間にわたって５マイクロリットル／秒でマイクロ流体デバイスに通してかん流させた。次に、培地を５分間にわたって５マイクロリットル／秒でマイクロ流体デバイスに通して流した。
【０２９６】
プライミング計画。
２５０マイクロリットルの１００％の二酸化炭素を１２マイクロリットル／秒の速度で流した。この後、０．１％のPluronic（登録商標）F27（Life Technologies（登録商標）カタログ番号Ｐ６８６６）を含有する２５０マイクロリットルのＰＢＳを１２マイクロリットル／秒で流した。プライミングの最終的な工程は、２５０マイクロリットルのＰＢＳを１２マイクロリットル／秒で流すことを含んでいた。培地の導入は、以下のとおりである。
【０２９７】
かん流計画。
かん流方法は、以下の２つの方法のいずれかであった。
１．２時間にわたって０．０１マイクロリットル／秒でかん流させ；６４秒間にわたって２マイクロリットル／秒でかん流させ；それを繰り返した。
２．１００秒間にわたって０．０２マイクロリットル／秒でかん流させ；５００秒間にわたってフローを停止し；６４秒間にわたって２マイクロリットル／秒でかん流させ；それを繰り返した。
【０２９８】
実施例１．（１１−ブロモウンデシル）トリメトキシシラン（化合物４）の合成。
１．２６ｇ（５．４ｍｍｏｌ）の１１−ブロモウンデカ−１−エン（Sigma Aldrich）を、還流冷却器を備えたアルゴンでフラッシュされた反応容器中で１５０ｍｌの乾燥トルエン（Oakwood Products）に可溶化する。トリメトキシシラン（１．７７ｇ、１４．５ｍｍｏｌ、Sigma Aldrichカタログ番号２８２６２６）を、隔壁を通してシリンジを介してアルゴンパージ下で反応に加える。次に、１．５ｇのヒドロシリル化触媒溶液、（０．０８ｍｍｏｌ）のヒドロシリル化触媒白金（０）−１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン錯体（化合物３、ポリ（ジメチルシロキサン）中０．１Ｍ、Sigma Aldrich、カタログ番号４７９５２７）を、シリンジを介してアルゴンパージ下で反応に加える。次に、反応を２４時間にわたって８０℃の温度においてアルゴン雰囲気下で継続させて、（１１−ブロモウンデシル）トリメトキシシラン（化合物４）を生成する。反応物をアルゴン下で室温に冷まし、ろ過し、生成物をペンタン中で抽出し、溶媒を減圧で回転蒸発によって除去する。生成物を真空蒸留によって精製する。
【０２９９】
実施例２．（１１−アジドウンデシル）トリメトキシシラン（化合物５）の合成。
臭化物をアジ化ナトリウムで置換することにより、１１−ブロモウンデシルトリメトキシシラン（Gelest）から（１３−１１−アジドウンデシルトリメトキシシランを合成した。典型的な反応において、４．００ｇの１１−ブロモウンデシルトリメトキシシラン（Gelestカタログ番号ＳＩＢ１９０８．０）を、６０ｍＬの乾燥ジメチルホルムアミド（Acros）中の２．００ｇのアジ化ナトリウム（Sigma-Aldrich）を含有する溶液に加えた。溶液を窒素下において室温で２４時間撹拌した。次に、溶液をろ過し、ろ液を乾燥ペンタン（Acros）で抽出した。粗１１−アジドウンデシルトリメトキシシラン生成物を回転蒸発によって濃縮し、２回の連続する真空蒸留によって精製し、ＮＭＲ及びＦＴＩＲ分光法を用いて特性評価した。
【０３００】
実施例３．ケイ素ウエハーの機能化表面の調製。
ケイ素ウエハー（７８０μｍの厚さ、１ｃｍ×１ｃｍ）を、１００Ｗの電力、２４０ｍＴｏｒｒの圧力及び４４０ｓｃｃｍの酸素流量を用いて５分間にわたって酸素プラズマクリーナー（Nordson Asymtek）において処理した。真空反応器の底部における別個の箔ボート中の水反応剤源として、硫酸マグネシウム七水和物（０．５ｇ、Acrosカタログ番号１００３４−９９−８）の存在下、真空反応器の底部における箔ボート中において、（１１−アジドウンデシル）トリメトキシシラン（化合物５、３００マイクロリットル）で、プラズマ処理されたケイ素ウエハーを真空反応器中で処理した。次に、チャンバを、真空ポンプを用いて７５０ｍＴｏｒｒまでポンピングし、次に密封した。真空反応器を２４〜４８時間にわたって１１０℃で加熱されるオーブン内に入れた。これにより、修飾表面をウエハーに導入し、機能化表面は、式ＸＶ：
【化６５】
2019523696.tif 000068
の構造を有しており、式中、Ｚは、表面に結合された隣接するケイ素原子への結合であるか、又は表面への結合であり、
【化６６】
2019523696.tif 000069
は、表面である。室温に冷まし、アルゴンを真空チャンバに導入した後、ウエハーを反応器から取り出した。ウエハーをアセトン、イソプロパノールですすぎ、窒素の流れ下で乾燥させた。機能化表面の導入の確認を偏光解析法及び接触角角度測定法によって行った。
【０３０１】
実施例４．マイクロ流体回路材料の修飾。
マイクロ流体回路材料の一例は、光パターン化可能シリコーンであり、これを用いてマイクロ流体デバイス内の流体回路を画定した。この材料の修飾の証拠が得られた。光パターン化シリコーン構造がその上に組み込まれたＩＴＯウエハーを、１００Ｗの電力、２４０ｍＴｏｒｒの圧力及び４４０ｓｃｃｍの酸素流量を用いて５分間にわたって酸素プラズマクリーナー（Nordson Asymtek）に入れた。プラズマクリーニングされた光パターン化ＩＴＯウエハーを、実施例３に記載されるように処理して、式ＸＶの修飾表面を光パターン化シリコーン上に導入した。ＦＴＩＲ  ＡＴＲ（減衰全反射）スペクトルを、液体窒素で冷却されたＭＣＴ検出器とともにThermoFisher Nicolet iS50分光計を用いて測定した。光パターン化シリコーンをプレスすることにより、Harrick Vari-GATR付属設備においてスペクトルを収集し、２００Ｎの力を用いて、ゲルマニウム結晶の表面に対して式ＸＶの表面で修飾した。修飾された光パターン化可能シリコーン材料をゲルマニウム結晶に対してプレスする際、修飾された光パターン化シリコーンのみのＦＴＩＲ  ＡＴＲが得られた。２５０スキャンを４ｃｍ−１の分解能で収集し、裸のゲルマニウム結晶のバックグラウンドスペクトルに対して参照した。スペクトルを、ＦＴＩＲ分光計を備えたOmnicソフトウェアを用いて可視化した。
【０３０２】
図４に示されるように、約２０９８ｃｍ−１（４１０）におけるピークは、アジド非対称伸縮に起因する。２９２４ｃｍ−１（４１４）及び２８５４ｃｍ−１（４１２）におけるピークは、Ｃ−Ｈ伸縮モードに起因する。
【０３０３】
注記：
マイクロ流体デバイスへの修飾表面の導入の以下の実施例において、接触角及び厚さ測定を、マイクロ流体デバイスにおける特定の修飾表面と同じように修飾されたケイ素ウエハー上で行った。
【０３０４】
実施例５．式ＸＶの修飾内面を有するマイクロ流体デバイスの作製。
対向壁における第１のケイ素電極活性化基板及び第２のＩＴＯ基板及び２つの基板を隔てる光パターン化シリコーンマイクロ流体回路材料を有するOptoSelectデバイスを、１００Ｗの電力、２４０ｍＴｏｒｒの圧力及び４４０ｓｃｃｍの酸素流量を用いて１分間にわたって酸素プラズマクリーナー（Nordson Asymtek）において処理した。真空反応器の底部における別個の箔ボート中の水反応剤源として、硫酸マグネシウム七水和物（０．５ｇ、Acros）の存在下、真空反応器の底部における箔ボート中において、３−アジドウンデシル）トリメトキシシラン（化合物５、３００マイクロリットル）で、プラズマ処理されたマイクロ流体デバイスを真空反応器中で処理した。次に、チャンバを、真空ポンプを用いて７５０ｍＴｏｒｒまでポンピングし、次に密封した。真空反応器を２４〜４８時間にわたって１１０℃で加熱されるオーブン内に入れた。これにより、機能化表面をマイクロ流体デバイスの対向する内面の全てに導入し、機能化表面は、式ＸＶ：
【化６７】
2019523696.tif 000070
の構造を有しており、式中、Ｚは、表面に結合された隣接するケイ素原子への結合であるか、又は表面への結合であり、
【化６８】
2019523696.tif 000071
は、表面である。室温に冷まし、アルゴンを真空チャンバに導入した後、マイクロ流体デバイスを反応器から取り出した。次に、機能化表面を有するマイクロ流体デバイスをアルキニル種で処理して、実施例６及び７において後述されるような所望の修飾表面を導入した。
【０３０５】
実施例６．マイクロ流体デバイスへのポリエチレングリコール（ＰＥＧ）修飾表面（式ＸＶＩ）の導入。
材料。アルキン修飾ＰＥＧ（ｊ＝ＭＷ  約５０００Ｄａ）（化合物６）をJenKemから購入し、入手したままの状態で使用した。
【化６９】
2019523696.tif 000072
アスコルビン酸ナトリウム及び硫酸銅五水和物をSigma-Aldrichから購入し、入手したままの状態で使用した。（３［トリス（３−ヒドロキシプロピルトリアゾリルメチル）アミン）ＴＨＰＴＡ速度加速リガンド（Glen Research）を入手したままの状態で使用した。
【０３０６】
３．３ミリモルのアルキン修飾ＰＥＧ、５０ミリモルの硫酸銅、５５ミリモルのＴＨＰＴＡリガンド及び１００ミリモルのアスコルビン酸ナトリウムを含有する少なくとも２５０マイクロリットルの水溶液を、１１−アジドウンデシルシロキシ表面修飾リガンドを有するマイクロ流体デバイスに通して流すことにより、上述されるように式ＸＶの表面を有する、実施例５からの生成物であるマイクロ流体デバイスをアルキン修飾ＰＥＧ（化合物５）と反応させた。反応を少なくとも１時間にわたって室温で進行させた。次に、式ＸＶＩ：
【化７０】
2019523696.tif 000073
（式中、Ｚは、式ＶＩＩＩについて上に定義されるとおりであり、
【化７１】
2019523696.tif 000074
は、表面である）
のＰＥＧ修飾表面を有するマイクロ流体デバイスを、少なくとも２５０マイクロリットルの脱イオン水をデバイスに通して流すことによってすすいだ。修飾表面を導入する環化反応の完了後、層の厚さは、１．４ｎｍ（機能化表面厚さ）から５ｎｍの厚さに増加した。さらに、液滴水接触角は、約８０°（式ＸＶの機能化表面）から３５°（式ＸＶＩの表面）に減少した。
【０３０７】
実施例７．マイクロ流体デバイスへのデキストラン修飾表面（式ＸＶＩＩ）の導入。
１．６６ミリモルのＤＢＣＯ−デキストランを含有する少なくとも２５０マイクロリットルの水溶液を、蒸着後に表面修飾アジドリガンドを有するマイクロ流体デバイスに通して流すことにより、上述されるように式ＸＶの表面を有する、実施例５からの生成物であるマイクロ流体デバイスをジベンジルシクロオクチニル（ＤＢＣＯ）修飾デキストラン、重量平均分子量３０００Ｄａ（化合物７、Nanocs）：
【化７２】
2019523696.tif 000075
で処理した。反応を少なくとも１時間にわたって室温で進行させた。次に、式ＸＶＩＩ（２つの位置異性体の１つが示される）：
【化７３】
2019523696.tif 000076
（式中、Ｚは、式ＶＩＩＩについて上に定義されるとおりであり、
【化７４】
2019523696.tif 000077
は、表面である）
の修飾表面を有するマイクロ流体デバイスを、少なくとも２５０マイクロリットルの脱イオン水をチップに通して流すことによってすすいだ。
【０３０８】
実施例８．マイクロ流体デバイスへのポリエチレングリコール（ＰＥＧ）修飾表面（式ＸＶＩＩＩ）の代替的な導入。
１．３３ミリモルのＤＢＣＯ−ＰＥＧを含有する少なくとも２５０マイクロリットルの水溶液を、蒸着後に表面修飾アジドリガンドを有するマイクロ流体デバイスに通して流すことにより、上述されるように式ＸＶの表面を有する、実施例５からの生成物であるマイクロ流体デバイスをジベンジルシクロオクチニル（ＤＢＣＯ）修飾ＰＥＧ、重量平均分子量５０００Ｄａ（化合物８、Broadpharm、カタログ番号ＢＰ−２２４６１）で処理した。反応を少なくとも１時間にわたって４０℃で進行させた。次に、式ＸＶＩＩＩの修飾表面を有するマイクロ流体デバイスを、少なくとも２５０マイクロリットルの脱イオン水をチップに通して流すことによってすすいだ。２つの位置異性体の１つが示される。
【化７５】
2019523696.tif 000078
【０３０９】
実施例９．マイクロ流体デバイスへのポリ−Ｌ−グルタミン酸（ＰＧＡ）修飾表面（式ＸＩＸ）の導入。
１．３３ミリモルのアルキン修飾ＰＧＡ、５００マイクロモルの硫酸銅、５５０マイクロモルのＴＨＰＴＡリガンド及び５ミリモルのアスコルビン酸ナトリウムを含有する少なくとも２５０マイクロリットルの緩衝生理食塩溶液（５．４×ＰＢＳ  ｐＨ７．４）を、１１−アジドウンデシルシロキシ表面修飾リガンドを有するマイクロ流体デバイスに通して流すことにより、上述されるように式ＸＶの表面を有する、実施例５からの生成物であるマイクロ流体デバイスをアルキン修飾ポリ（Ｌ−グルタミン酸／塩）（ＰＧＡ、ＭＷ＝１５，０００Ｄａ）（化合物８、Alamanda（商標）ポリマー、カタログ番号ＡＫ−ＰＬＥ１００）：
【化７６】
2019523696.tif 000079
と反応させた。反応を少なくとも１時間にわたって室温で又は少なくとも１５分間にわたって４０℃で進行させた。次に、式ＸＩＶのＰＧＡ修飾表面を有するマイクロ流体デバイスを、少なくとも２５０マイクロリットルの脱イオン水をデバイスに通して流すことによってすすいだ。修飾表面を導入する環化反応の完了後、層の厚さは、１．１ｎｍ（機能化表面厚さ）から５．２ｎｍの厚さに増加した。さらに、液滴水接触角は、約８０°（式Ｘの機能化表面）から１７°（式ＸＩＸの表面）に減少した。
【化７７】
2019523696.tif 000080
【０３１０】
実施例１０．マイクロ流体デバイスへのビオチン機能化ＰＥＧ表面（式ＸＸ）の共有結合的に修飾された表面の導入。
３１．３３ミリモルの化合物９、５００マイクロモルの硫酸銅、５５０マイクロモルのＴＨＰＴＡリガンド及び５ミリモルのアスコルビン酸ナトリウムを含有する少なくとも２５０マイクロリットルの水溶液を、１１−アジドウンデシルシロキシ表面修飾リガンド（式ＸＶ）を有するマイクロ流体デバイスに通して流すことにより、上述されるように式ＸＶの表面を有する、実施例５からの生成物であるマイクロ流体デバイスをビオチン機能化アルキニルＰＥＧ（ＰＥＧは１ｋＤＡである、化合物９、Nanocs、カタログ番号ＰＧ２−ＡＫＢＮ−１ｋ）：
【化７８】
2019523696.tif 000081
と反応させた。反応を少なくとも１時間にわたって室温で進行させた。次に、式ＸＸ
【化７９】
2019523696.tif 000082
のビオチン化ＰＥＧ修飾表面を有するマイクロ流体デバイスを、少なくとも２５０マイクロリットルの脱イオン水をデバイスに通して流すことによってすすいだ。修飾表面を導入する環化反応の完了後、層の厚さは、１．４ｎｍ（機能化表面厚さ）から５ｎｍの厚さに増加した。さらに、液滴水接触角は、約８０°（式ＸＶの機能化表面）から３９°（式ＸＸの表面）に減少した。
【０３１１】
実施例１１．マイクロ流体デバイスへの光切断性ビオチン機能化ＰＥＧ表面（式ＸＸＩ）の共有結合的に修飾された表面の導入。
１．３３ミリモルの化合物１０、５００マイクロモルの硫酸銅、５５０マイクロモルのＴＨＰＴＡリガンド及び５ミリモルのアスコルビン酸ナトリウムを含有する少なくとも２５０マイクロリットルの水溶液を、１１−アジドウンデシルシロキシ表面修飾リガンドを有するマイクロ流体デバイスに通して流しながら、上述されるように式ＸＶの表面を有する、実施例５からの生成物であるマイクロ流体デバイスをビオチン機能化光切断性アルキンＰＥＧ３（化合物１０、Broadpharm、カタログ番号ＢＰ−２２６７７、リンカーＬの部分として光切断性ニトロ置換フェニル基を含有する）と反応させた。反応を少なくとも１時間にわたって室温で進行させた。次に、式ＸＸ１：
【化８０】
2019523696.tif 000083
のビオチン化ＰＥＧ修飾表面を有するマイクロ流体デバイスを、少なくとも２５０マイクロリットルの脱イオン水をデバイスに通して流すことによってすすいだ。修飾表面を導入する環化反応の完了後、層の厚さは、１．４ｎｍ（機能化表面厚さ）から約５ｎｍの厚さに増加した。さらに、液滴水接触角は、約８０°（式ＸＶの機能化表面）から４２°（式ＸＸＩの表面）に減少した。
【０３１２】
実施例１２．マイクロ流体デバイスへのプロピオル酸修飾表面（式ＸＸＩＩ）の導入。
１．３３ミリモルのプロピオル酸、５００マイクロモルの硫酸銅、５５０マイクロモルのＴＨＰＴＡリガンド及び５ミリモルのアスコルビン酸ナトリウムを含有する少なくとも２５０マイクロリットルの緩衝生理食塩溶液（５．４×ＰＢＳ  ｐＨ７．４）を、１１−アジドウンデシルシロキシ表面修飾リガンドを有するマイクロ流体デバイスに通して流すことにより、上述されるように式ＸＶの表面を有する、実施例５からの生成物であるマイクロ流体デバイスをプロピオル酸（ＨＣ≡ＣＣＯ２Ｈ、Sigma Aldrich、カタログ番号Ｐ５１４００−５Ｇ）と反応させた。反応を少なくとも１時間にわたって室温で又は少なくとも１５分間にわたって４０℃で進行させた。次に、式ＸＸＩＩのカルボン酸修飾表面を有するマイクロ流体デバイスを、少なくとも２５０マイクロリットルの脱イオン水をデバイスに通して流すことによってすすいだ。修飾表面を導入する環化反応の完了後、層の厚さは、１．１ｎｍ（機能化表面厚さ）から２ｎｍの厚さに増加した。さらに、液滴水接触角は、約８０°（式ＸＶの機能化表面）から６４°（式ＸＸＩＩの表面）に減少した。
【化８１】
2019523696.tif 000084
【０３１３】
実施例１３．マイクロ流体デバイスへのアミン修飾表面（式ＸＸＩＩＩ）の導入。
１．３３ミリモルのプロパルギルアミン、５００マイクロモルの硫酸銅、５５０マイクロモルのＴＨＰＴＡリガンド及び５ミリモルのアスコルビン酸ナトリウムを含有する少なくとも２５０マイクロリットルの緩衝生理食塩溶液（５．４×ＰＢＳ  ｐＨ７．４）を、１１−アジドウンデシルシロキシ表面修飾リガンドを有するマイクロ流体デバイスに通して流すことにより、上述されるように式ＸＶの表面を有する、実施例５からの生成物であるマイクロ流体デバイスをプロパルギルアミン（ＨＣ≡ＣＣＨ２ＮＨ２、Sigma Aldrich、カタログ番号Ｐ５０９００−５Ｇ）と反応させた。反応を少なくとも１時間にわたって室温で又は少なくとも１５分間にわたって４０℃で進行させた。次に、式ＸＸＩＩＩのアミン修飾表面を有するマイクロ流体デバイスを、少なくとも２５０マイクロリットルの脱イオン水をデバイスに通して流すことによってすすいだ。
【化８２】
2019523696.tif 000085
【０３１４】
実施例１４．マイクロ流体デバイスへのＰＥＧカルボン酸修飾表面（式ＸＸＩＶ）の導入。
１．３３ミリモルの化合物１１、５００マイクロモルの硫酸銅、５５０マイクロモルのＴＨＰＴＡリガンド及び５ミリモルのアスコルビン酸ナトリウムを含有する少なくとも２５０マイクロリットルの緩衝生理食塩溶液（５．４×ＰＢＳ  ｐＨ７．４）を、１１−アジドウンデシルシロキシ表面修飾リガンドを有するマイクロ流体デバイスに通して流すことにより、上述されるように式ＸＶの表面を有する、実施例５からの生成物であるマイクロ流体デバイスをアルキンＰＥＧ酸（ＰＥＧ（ｆ＝５０００Ｄａ、化合物１１）Nanocs、カタログ番号ＰＧ２−ＡＫＣＡ−５ｋ）と反応させた。反応を少なくとも１時間にわたって室温で又は少なくとも１５分間にわたって４０℃で進行させた。次に、式ＸＸＩＶのカルボン酸修飾表面を有するマイクロ流体デバイスを、少なくとも２５０マイクロリットルの脱イオン水をデバイスに通して流すことによってすすいだ。修飾表面を導入する環化反応の完了後、層の厚さは、１．１ｎｍ（機能化表面厚さ）から５ｎｍの厚さに増加した。さらに、液滴水接触角は、約８０°（式ＸＶの機能化表面）から４８°（式ＸＸＩＶの表面）に減少した。
【化８３】
2019523696.tif 000086
【０３１５】
実施例１５．マイクロ流体デバイスへのポリリジン修飾表面（式ＸＸＶ）の導入。
１．３３ミリモルの化合物１２、５００マイクロモルの硫酸銅、５５０マイクロモルのＴＨＰＴＡリガンド及び５ミリモルのアスコルビン酸ナトリウムを含有する少なくとも２５０マイクロリットルの緩衝生理食塩溶液（５．４×ＰＢＳ  ｐＨ７．４）を、１１−アジドウンデシルシロキシ表面修飾リガンドを有するマイクロ流体デバイスに通して流すことにより、上述されるように式ＸＶの表面を有する、実施例５からの生成物であるマイクロ流体デバイスをポリ（リジン臭化水素酸塩）グラフト−（４ペンチンアミド、化合物１２、PLKB100-g-AK20Alamandaポリマー、カタログ番号ＰＬＫＢ１００−ｇ−ＡＫ２０、１００リジン繰返し単位、２０％アルキニル化されている、ＭＷ  ２１，０００Ｄａ）と反応させた。反応を少なくとも１時間にわたって室温で又は少なくとも１５分間にわたって４０℃で進行させた。次に、式ＸＸＶのアミン修飾表面を有するマイクロ流体デバイスを、少なくとも２５０マイクロリットルの脱イオン水をデバイスに通して流すことによってすすいだ。修飾表面を導入する環化反応の完了後、層の厚さは、１．１ｎｍ（機能化表面厚さ）から約３ｎｍの厚さに増加した。さらに、液滴水接触角は、約８０°（式ＸＶの機能化表面）から５０°（式ＸＸＶの表面）に減少した。
【化８４】
2019523696.tif 000087
【０３１６】
実施例１６．マイクロ流体デバイスへのポリグルタミン酸修飾表面（式ＸＸＶＩ）の導入。
１．３３ミリモルの化合物１３、５００マイクロモルの硫酸銅、５５０マイクロモルのＴＨＰＴＡリガンド及び５ミリモルのアスコルビン酸ナトリウムを含有する少なくとも２５０マイクロリットルの緩衝生理食塩溶液（５．４×ＰＢＳ  ｐＨ７．４）を、１１−アジドウンデシルシロキシ表面修飾リガンドを有するマイクロ流体デバイスに通して流すことにより、上述されるように式ＸＶの表面を有する、実施例５からの生成物であるマイクロ流体デバイスをポリ（グルタミン酸）グラフト−（Ｎ−プロパルギル）、化合物１３、Alamandaポリマー、カタログ番号ＰＬＥ１００−ｇ−ＡＫ２０、２０％アルキニル化されている、１００グルタミン酸反復、ＭＷ  １５，０００Ｄａ）と反応させた。反応を少なくとも１時間にわたって室温で又は少なくとも１５分間にわたって４０℃で進行させた。次に、式ＸＸＶＩのカルボン酸修飾表面を有するマイクロ流体デバイスを、少なくとも２５０マイクロリットルの脱イオン水をデバイスに通して流すことによってすすいだ。修飾表面を導入する環化反応の完了後、層の厚さは、１．１ｎｍ（機能化表面厚さ）から約３ｎｍの厚さに増加した。さらに、液滴水接触角は、約８０°（式ＸＶの機能化表面）から５４°（式ＸＸＶＩの表面）に減少した。
【化８５】
2019523696.tif 000088
【０３１７】
実施例１７．マイクロ流体デバイスへのジスルフィド切断可能リンカー（式ＸＸＶＩＩ）によるビオチン化ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）修飾表面の導入。
１．３３マイクロモルの化合物１４を含有する少なくとも２５０マイクロリットルの水溶液を、蒸着後に表面修飾アジドリガンドを有するマイクロ流体デバイスに通して流すことにより、上述されるように式ＸＶの表面を有する、実施例５からの生成物であるマイクロ流体デバイスをジベンジルシクロオクチニル（ＤＢＣＯ）Ｓ−Ｓビオチン修飾ＰＥＧ３、化合物１４、Broadpharm、カタログ番号ＢＰ−２２４５３）で処理した。反応を少なくとも１時間にわたって４０℃で進行させた。次に、式ＸＸＶＩＩの修飾表面を有するマイクロ流体デバイスを、少なくとも２５０マイクロリットルの脱イオン水をチップに通して流すことによってすすいだ。２つの位置異性体の１つが示される。
【化８６】
2019523696.tif 000089
修飾表面を導入する環化反応の完了後、層の厚さは、１．１ｎｍ（機能化表面厚さ）から約２ｎｍの厚さに増加した。さらに、液滴水接触角は、約８０°（式ＸＶの機能化表面）から６６°（式ＸＸＶＩＩの表面）に減少した。
【０３１８】
実施例１８．マイクロ流体デバイスへのＰＥＧ５カルボン酸修飾表面（式ＸＸＶＩＩＩ）の導入。
１．３３マイクロモルの化合物１５を含有する少なくとも２５０マイクロリットルの水溶液を、蒸着後に表面修飾アジドリガンドを有するマイクロ流体デバイスに通して流すことにより、上述されるように式ＸＶの表面を有する、実施例５からの生成物であるマイクロ流体デバイスをジベンジルシクロオクチニル（ＤＢＣＯ）−ＰＥＧ５−酸、化合物１５、Broadpharm、カタログ番号ＢＰ−２２４４９）で処理した。反応を少なくとも１時間にわたって４０℃で進行させた。次に、式ＸＸＶＩＩの修飾表面を有するマイクロ流体デバイスを、少なくとも２５０マイクロリットルの脱イオン水をチップに通して流すことによってすすいだ。接触角は、４７°で測定され、厚さは、１７．８オングストロームであり、これらは、それぞれ本明細書に記載されるように測定された。２つの位置異性体の１つが示される。
【化８７】
2019523696.tif 000090
【０３１９】
実施例１９．マイクロ流体デバイスへのＰＥＧ３修飾表面（式ＸＸＩＸ）の導入。
対向壁における第１のケイ素電極活性化基板及び第２のＩＴＯ基板及び２つの基板を隔てる光パターン化シリコーンマイクロ流体回路材料を有するマイクロ流体デバイス（Berkeley Lights, Inc.）を、１００Ｗの電力、２４０ｍＴｏｒｒの圧力及び４４０ｓｃｃｍの酸素流量を用いて１分間にわたって酸素プラズマクリーナー（Nordson Asymtek）において処理した。真空反応器の底部における別個の箔ボート中の水反応剤源として、硫酸マグネシウム七水和物（０．５ｇ、Acros）の存在下、真空反応器の底部における箔ボート中において、メトキシトリエチレンオキシプロピルトリメトキシシラン（化合物１６、Gelestカタログ番号ＳＩＭ６４９３．４、３００マイクロリットル）で、プラズマ処理されたマイクロ流体デバイスを真空反応器中で処理した。次に、チャンバを、真空ポンプを用いて７５０ｍＴｏｒｒまでポンピングし、次に密封した。真空反応器を２４〜４８時間にわたって１１０℃で加熱されるオーブン内に入れた。これにより、機能化表面をマイクロ流体デバイスの対向する内面の全てに導入し、機能化表面は、式ＸＸＩＸ：
【化８８】
2019523696.tif 000091
の構造を有しており、式中、Ｚは、表面に結合された隣接するケイ素原子への結合であるか、又は表面への結合であり、
【化８９】
2019523696.tif 000092
は、表面である。室温に冷まし、アルゴンを真空チャンバに導入した後、マイクロ流体デバイスを反応器から取り出した。この表面についての接触角は、５５°であると測定され、平均厚さは、１０．２オングストロームであると測定された。
【０３２０】
実施例２０．ホスホネート結合表面（式ＸＸＸＶＩ）の調製。
ケイ素チップ（７８０μｍの厚さ、１ｃｍ×１ｃｍ）を、実施例３について上述されるように前処理し、続いて実施例１９と同様にオクタデシルホスホン酸（化合物１７、Sigma Aldrichカタログ番号７１５１６６）で処理して、式ＸＸＸＶＩ（式中、Ｚは、隣接する結合基ＬＧ中のリン原子への結合であるか、又は表面
【化９０】
2019523696.tif 000093
への結合である）の共有結合的に修飾された表面を得た。接触角は、１１０°であると測定された。
【化９１】
2019523696.tif 000094
【０３２１】
実施例２１．マイクロ流体デバイスへのストレプトアビジン修飾表面（式ＸＸＸＶＩＩ又は式ＸＸＸＶＩＩＩ）の導入。
方法Ａ。２マイクロモルの化合物１８を含有する少なくとも２５０マイクロリットルの水溶液を、蒸着後に表面修飾アジドリガンドを有するマイクロ流体デバイスに通して流すことにより、上述されるように式ＸＶの表面を有する、実施例５からの生成物であるマイクロ流体デバイスをジベンジルシクロオクチニル（ＤＢＣＯ）ストレプトアビジン（ＳＡＶ）化合物１８、Nanocs、カタログ番号ＳＶ１−ＤＢ−１、ここで、ＳＡＶの各分子について２〜７つのＤＢＣＯがある）で処理した。反応を少なくとも１時間にわたって室温で進行させた。次に、式ＸＸＶＩＩの修飾表面を有するマイクロ流体デバイスを、少なくとも２５０マイクロリットルの１×ＰＢＳをデバイスに通して流すことによってすすいだ。
【化９２】
2019523696.tif 000095
【０３２２】
方法Ｂ。
式ＸＸＶＩＩの表面を有する、実施例１７のマイクロ流体デバイスの生成物である修飾表面を、水で洗浄し、チップを４０℃に加熱しながら気体二酸化炭素のフラッシュの繰り返しにより乾燥させた。１×ＰＢＳ中の２マイクロモルのＳＡＶの溶液（ThermoFisherカタログ番号４３４３０１）をマイクロ流体デバイス中に流し込み、３０分間にわたってビオチン化表面と接触させた。過剰なＳＡＶを、１×ＰＢＳをマイクロ流体デバイスに通して流すことによって除去して、式ＸＸＸＶＩＩＩ：
【化９３】
2019523696.tif 000096
の表面を得た。
【０３２３】
実施例２２．マイクロ流体デバイス内のフィブロネクチン表面（式ＸＸＸＩＸ）の導入。
方法Ａ。実施例２１、方法Ｂの生成物である、式ＸＸＸＶＩＩＩの修飾表面を有するマイクロ流体デバイスを１×ＰＢＳ中の４６ｎＭのビオチン化ウシフィブロネクチン（ランダムにビオチン化された、Cytoskeleton Inc.、カタログ番号ＦＮＲ０３Ａ、ＦＮＲ０３−Ｂ）の５０マイクロリットルの溶液で処理し、これを３７℃で１時間インキュベートして、式ＸＸＸＸＩＸ：
【化９４】
2019523696.tif 000097
のフィブロネクチンの表面を得た。
【０３２４】
生体細胞の存在下における修飾。
ある実施形態において、生体細胞を、式ＸＸＸＶＩＩＩの表面を有するマイクロ流体デバイスに導入して、ストレプトアビジンをマイクロ流体デバイスの流体領域に提示する。細胞を隔離ペン中に取り込んだ後、ビオチン化フィブロネクチンをＰＢＳに導入し、１時間インキュベートした。接着が観察された。
【０３２５】
方法Ｂ。
上記の式ＸＸＸＶＩＩの表面を有するマイクロ流体デバイスをビオチン化フィブロネクチンで処理することにより、フィブロネクチン表面を導入する。
【０３２６】
方法Ｃ。
ビオチン化−フィブロネクチンストックをＰＢＳ中２．３マイクロモルで調製し、ストレプトアビジンストックをＰＢＳ中１９．２マイクロモルで調製した。この２つを１：１から１：２のフィブロネクチン対ストレプトアビジン比で混合し、１×ＰＢＳ中で少なくとも３００ナノモルの最終濃度になるまで希釈した。この溶液を室温で１５分間インキュベートして、フィブロネクチン及びストレプトアビジンの結合を可能にして、ビオチン／ストレプトアビジンの結合基ＣＧを有する表面修飾試薬を形成した。
【０３２７】
式ＸＸＶＩＩの表面を有する、実施例１７のマイクロ流体デバイスの生成物である修飾表面を水で洗浄し、チップを４０℃に加熱しながら気体二酸化炭素のフラッシュの繰り返しにより乾燥させた。上記のようなビオチン化フィブロネクチンに結合されたＳＡＶの予め形成された表面修飾試薬をマイクロ流体デバイス中に流し込んだ。デバイスを室温で少なくとも３０分間インキュベートし、式ＸＸＸＩＸの修飾表面を得た。
【０３２８】
さらなる一般化。
さらに、同じプロセスによってビオチン化タンパク質、ペプチド、小分子又は認識モチーフを流すことにより、式ＸＸＸＶＩＩ又は式ＸＸＸＶＩＩＩの表面のいずれかへの結合により、何種類もの生体関連分子をマイクロ流体デバイスの修飾表面に導入することができる。例えば、ビオチン化ラミニンは、式ＸＸＸＶＩＩ又はＸＸＸＶＩＩＩの表面を有する上記のように調製されたマイクロ流体デバイス中に流し込まれて、ラミニン表面接触部分を有する修飾表面（式ＸＬ）：
【化９５】
2019523696.tif 000098
を生成する。
【０３２９】
実施例２３．様々な比率での式ＸＬＩの混合表面の導入。
ケイ素ウエハーを、１００Ｗの電力、２４０ｍＴｏｒｒの圧力及び４４０ｓｃｃｍの酸素流量を用いて１分間にわたって酸素プラズマクリーナー（Nordson Asymtek）において処理した。真空反応器の底部における別個の箔ボート中の水反応剤源として、硫酸マグネシウム七水和物（０．５ｇ、Acros）の存在下、真空反応器の底部における箔ボート中において、３−アジドウンデシル）トリメトキシシラン（上述されるように調製された、化合物５）とメトキシトリエチレンオキシプロピルトリメトキシシラン（Gelest Inc.カタログ番号ＳＩＭ６４９３．４、様々な比率で、化合物５と同様の分子量を有する）との混合物で、プラズマ処理されたマイクロ流体デバイスを真空反応器中で処理した。次に、チャンバを、真空ポンプを用いて７５０ｍＴｏｒｒまでポンピングし、次に密封した。真空反応器を２４〜４８時間にわたって１１０℃で加熱されるオーブン内に入れた。
【０３３０】
室温に冷まし、アルゴンを真空チャンバに導入した後、ウエハーを反応器から取り出した。ウエハーをアセトン、イソプロパノールですすぎ、窒素の流れ下で乾燥させた。混合物である式ＸＬＩ（式中、ｘ及びｙは、１から１×１０８の任意の値のｘ：ｙ又はｙ：ｘの比率で存在し得る）の修飾表面を厚さ、接触角及び表面のＦＴＩＲにおけるアジドの存在について評価した。個々のウエハーを１％のウンデシルアジド：９９％のメトキシＰＥＧ３；１０％のウンデシルアジド：９０％のメトキシＰＥＧ３；５０％のウンデシルアジド：５０％のメトキシＰＥＧ３：及び１００％のウンデシルアジドの混合物で修飾した。
【化９６】
2019523696.tif 000099
【０３３１】
図５Ａに示されるように、オーバーレイＦＴＩＲトレースは、約２０９８ｃｍ−１で減少する量のアジド非対称伸縮５１０を明らかに示した。図５Ｂは、１０％の式ＸＶ及び１％の式ＸＶのそれぞれを有するウエハーについてのアジド非対称伸縮の位置におけるオーバーレイトレースの拡大部分を示す。アジドの相対量は、明らかに区別可能であり、使用される式ＸＶ：式ＸＸＩＸの比率に相関していた。
【０３３２】
表２に示されるように、式ＸＶ：式ＸＸＩＸの表面の異なる比率が修飾表面に存在する場合、修飾表面の接触角及び厚さも異なっており、データは、付着の制御が化学蒸着プロセス中に材料の比率を変更することによって得られたことを示す。接触角の変化も、異なる性能が異なる比率のこれらの表面修飾により可能であったことを示す。
【０３３３】
【表２】
2019523696.tif 000100
【０３３４】
実施例２４．表面修飾試薬の組合せを用いた、ＰＥＧを含有する第１の表面修飾及びポリ−Ｌ−リジンを含有するブロックコポリマーの第２の表面修飾の混合を有する修飾表面（式ＸＬＩＩ）の導入。
上述されるように式ＸＶの表面を有する、実施例５からの生成物であるマイクロ流体デバイスを、硫酸銅（過剰）、ＴＨＰＴＡリガンド及びアスコルビン酸ナトリウムとともに、１．３ミリモルのプロパルギル−ＰＥＧ１−ジスルフィド−ＰＥＧ１−プロパルギル（化合物１９、BroadPharm Inc.カタログ番号ＢＰ−２３２８３）を含む溶液で処理した。過剰な硫酸銅は、反応中のアスコルビン酸塩によるジスルフィド切断を防ぎ、反応は、４０℃で約１５分間行った（且つ代替的に室温で約１時間にわたって行われ得る）。インキュベーション期間が完了した後、過剰な試薬及び副生成物を水でフラッシュすることによって除去した。マイクロ流体デバイスの内部を、マイクロ流体デバイスを４０℃に加熱しながら二酸化炭素ガスでフラッシュすることによって乾燥させて、アルキニルＲｘ２部分を有する二次機能化表面である表面を得た。
【０３３５】
次に、マイクロ流体デバイスを２つの表面修飾試薬の混合物で処理することにより、アルキニルＲｘ２部分を有する二次機能化表面を有するマイクロ流体デバイスをさらに修飾した。表面修飾試薬をＰＥＧ−アジド（５Ｋｄａ、Aldrich Chemicals、カタログ番号６８９４７５）：アジド−ＰＥＧ５ｋ−ブロックコポリマーポリ−ｌ−リジン１００（Alamandaポリマー、ＭＷ  １６００）の混合物の１．３ミリモル濃度でマイクロ流体デバイス中に流し込み、ここで、アジド−ＰＥＧ及びアジド−ＰＥＧ５ｋ−ｂ−ＰＬＬの比率は、硫酸銅（過剰）、ＴＨＰＴＡリガンド及びアスコルビン酸ナトリウムとともに１：５００００から５００００：１の間で変化した。過剰な硫酸銅は、反応中のアスコルビン酸塩によるジスルフィド切断を防ぎ、反応は、４０℃で約１５分間行った（且つ代替的に室温で約１時間にわたって行われ得る）。インキュベーション期間が完了した後、過剰な試薬及び副生成物を水でフラッシュすることによって除去した。マイクロ流体デバイスの内部を、マイクロ流体デバイスを４０℃に加熱しながら二酸化炭素ガスでフラッシュすることによって乾燥させて、親水性である第１の表面修飾、ＰＥＧ５Ｋ及び第２の表面修飾、ＰＥＧ５ｋ−ｂ−ＰＬＬの混合をマイクロ流体デバイスに提供し、ここで、ＰＬＬのブロックは、正電荷を提供した（式ＸＬＩＩ）。アジド−ＰＥＧ及びアジド−ＰＥＧ５ｋ−ｂ−ＰＬＬの割合は、さらに高い比率であり得、例えば１０，０００：１又はそれを超えるものであり、ブロックコポリマーポリ−Ｌ−リジン表面接触部分のごく低い割合でも接着が観察されることが実証された。
【化９７】
2019523696.tif 000101
【０３３６】
式ＸＬＩＩの修飾表面は、１から１×１０８の任意の値のｘ：ｙ又はｙ：ｘの比率で存在するｘ及びｙを有し得る。
【０３３７】
修飾の代替的な方法。
１．０ミリモルのＤＢＣＯ−ＰＥＧを含有する少なくとも２５０マイクロリットルの水溶液を、式ＸＶの表面を有するマイクロ流体デバイスに通して流すことにより、式ＸＶの表面を有するマイクロ流体デバイスは、プロパルギル−ＰＥＧ１−ジスルフィド−ＰＥＧ１−プロパルギル（化合物１９）の代わりに、ＤＢＣＯ−ＰＥＧ４−アルキン（化合物２０、Conju-Probes, Inc.カタログ番号ＣＰ−２０３９）で修飾され得る。反応を少なくとも１時間にわたって４０℃で進行させた。次に、式ＸＶＩＩＩの修飾表面を有するマイクロ流体デバイスを、少なくとも２５０マイクロリットルの脱イオン水をチップに通して流すことによってすすぎ、前の段落に記載されるように処理して、親水性である第１の表面修飾、ＰＥＧ５Ｋ及び第２の表面修飾、ＰＥＧ５ｋ−ｂ−ＰＬＬの混合をマイクロ流体デバイスに提供することができ、ここで、ＰＬＬのブロックは、正電荷を提供し（式ＸＬＩＩＩ）、表面修飾のリンカー部分は、式ＸＬＩＩのものと異なる。
【化９８】
2019523696.tif 000102
【０３３８】
式ＸＬＩＩＩの修飾表面は、１から１×１０８の任意の値のｘ：ｙ又はｙ：ｘの比率で存在するｘ及びｙを有し得る。
【０３３９】
接着細胞を培養するのに有用である。
式ＸＬＩＩ又はＸＬＩＩＩのいずれの表面も、限定はされないが、ＨｅＬａ細胞などの接着細胞を培養するための固定点（例えば、ブロックコ−ポリマー内で提供される正荷電ポリ−Ｌ−リジンのクラスター）を提供するのに有用であった。ＨｅＬａ細胞は、これらの表面のいずれにおいても、培養中に平坦になり、成長し、増殖することが観察された（データは示されていない）。
【０３４０】
実施例２５．表面修飾試薬の組合せを用いた、ＰＥＧを含有する第１の表面修飾及びポリ−Ｌ−リジンの第２の表面修飾の混合を有する修飾表面（式ＸＬＩＶ）の導入。
上述されるように式ＸＶの表面を有する、実施例５からの生成物であるマイクロ流体デバイスを、硫酸銅（過剰）、ＴＨＰＴＡリガンド及びアスコルビン酸ナトリウムとともに、アルキン−ポリ−Ｌ−リジンＨＢｒ塩（１００量体単位、Alamandaポリマー）及びアルキン修飾ＰＥＧ（ｊ＝ＭＷ  約５０００Ｄａ、化合物６、JenKem Technologies）の１：１化学量論混合物を含む１．３３ミリモルの溶液で処理した。過剰な硫酸銅は、反応中のアスコルビン酸塩によるジスルフィド切断を防ぎ、反応は、４０℃で約１５分間行った（且つ代替的に室温で約１時間行われ得る）。インキュベーション期間が完了した後、過剰な試薬及び副生成物を水でフラッシュすることによって除去した。マイクロ流体デバイスの内部を、マイクロ流体デバイスを４０℃に加熱しながら二酸化炭素ガスでフラッシュすることによって乾燥させて、親水性である第１の表面修飾、ＰＥＧ５Ｋ及び第２の表面修飾、ポリ−Ｌ−リジンの混合をマイクロ流体デバイスに提供し、これは、正電荷を提供する（式ＸＬＩＶ）。
【化９９】
2019523696.tif 000103
【０３４１】
式ＸＬＩＶの表面において、（＊）は、所有権によって保護されたリンカーであり、ｘ及びｙは、１から１×１０８の任意の値のｘ：ｙ又はｙ：ｘの比率で存在し得る。
【０３４２】
接着細胞を培養するのに有用である。式ＸＬＩＶの表面は、限定はされないが、ＨｅＬａ細胞などの接着細胞を培養するための固定点（例えば、ブロックコ−ポリマー内で提供される正荷電ポリ−Ｌ−リジンのクラスター）を提供するのに有用であった。ＨｅＬａ細胞は、これらの表面のいずれにおいても、培養中に平坦になり、成長し、増殖することが観察された（データは示されていない）。
【０３４３】
表面修飾１：表面修飾２の滴定。式ＸＬＩＶの第１の表面修飾（ＰＥＧ  ５ｋＤａ）及び第２の表面修飾（ポリ−Ｌ−リジン）の比率を、接着を促進するように設計された点の数を調節するために、９９ＰＥＧ  ５ｋＤａ：１ポリ−Ｌ−リジンの比率に修正した。１％レベルの荷電第２の表面修飾（ポリ−Ｌ−リジン）を用いて、レーザーバブルによる置換開始（laser bubble initiation of displacement）、続いて細胞の誘電泳動力による取り出しが見られた（データは示されていない）。
【０３４４】
ＰＥＧ  ５ｋＤａの第１の表面修飾及び約０．００００１％又は０．０００００１％のパーセンテージのポリ−Ｌ−リジン表面修飾を有するポリ−Ｌ−リジンの第２の表面修飾で修飾された内面を有するマイクロ流体デバイスは、レーザーによる置換開始を伴わずに、誘電泳動力を用いた培養細胞の取り出しをなお可能にしながら、接着細胞（ＨｅＬａ細胞など）の接着を可能にすることが予測される。
【０３４５】
実施例２６．分枝鎖状ＰＥＧリンカー（式ＸＬＶ）を用いた混合表面の導入。
親水性ＰＥＧである第２の表面修飾と組み合わせて第１の切断可能ビオチン化表面修飾を有する修飾表面を、多分岐ＰＥＧアルキン部分を用いて導入した。存在するビオチン反応性部分の量を、親水性表面接触部分に対するビオチン反応性部分の量を調節することによって制御した。修飾は、マイクロ流体デバイスの表面の効率的な修飾を行うのに十分なアルキン反応性部分を多分岐ＰＥＧ上に残しながら、多分岐ＰＥＧアルキンの分岐への表面接触部分のそれぞれを含有する部分を結合することによって行われた。以下の手順は、１：１の比率のビオチン部分対ＰＥＧカルボン酸部分について説明されているが、１００％のビオチン部分；１０％のビオチン対９０％のＰＥＧカルボン酸；及び１％のビオチン部分対９９％のＰＥＧカルボン酸部分についても実験を行った。
【化１００】
2019523696.tif 000104
【０３４６】
１．３ミリモルの４−分岐ＰＥＧ（Creative PEGWorksカタログ番号ＰＳＢ−４９５）の溶液、水溶液中のアジド−ジスルフィド−ビオチン（化合物２０、BroadPharmカタログ番号ＢＰ−２２８７７）及びアジド−ＰＥＧ６−カルボン酸（BroadPharmカタログ番号ＢＰ−２０６１２）の１：１比率の１．３ミリモルの溶液を２倍過剰の硫酸銅の存在下でアスコルビン酸ナトリウムと反応させて、室温で約３０分間のインキュベーションにより二−修飾多分岐ＰＥＧを形成した。二−修飾多分岐ＰＥＧの溶液を、上述されるように式ＸＶの表面を有する、実施例３からのケイ素ウエハー上に２倍過剰の硫酸銅とアスコルビン酸ナトリウムのさらなるアリコートとともに導入した。多分岐ＰＥＧの残っているアルキンリガンドを式ＸＶの表面のアジド反応性部分と反応させて、ビオチンの反応性部分及びＰＥＧ−カルボン酸の表面接触部分を有する混合修飾表面（式ＸＬＶ）を生成した。
【０３４７】
次に、この混合表面をＰＢＳ中のストレプトアビジン（ＳＡＶ）の１マイクロモルの溶液の添加によってさらに修飾し、室温で１５分間インキュベートして、式ＸＬＶＩの表面を生成し、第１の表面接触部分は、ＰＥＧ−ＣＯＯＨであり、第２の反応性部分は、ＳＡＶである。サンプルを洗浄し、修飾表面の厚さを測定した。
【０３４８】
修飾層の厚さが表３に示され、利用可能なビオチン表面接触部分に結合された様々な量のストレプトアビジンにより、予想どおり変動する。
【０３４９】
【表３】
2019523696.tif 000105
【０３５０】
結果は、ストレプトアビジン反応性部分及びＰＥＧ  ＣＯＯＨ表面接触部分の組合せを有する調節された表面が得られたことを示す。ストレプトアビジンをビオチン−フィブロネクチンなどのビオチン化種又はビオチン化可能な任意の部分でさらに修飾して、任意の所望の比率の、ＰＥＧ  ＣＯＯＨの第１の接触部分（例えば、フィブロネクチン）及び第２の接触部分の混合表面を得ることができる。
【０３５１】
実施例２７．マイクロ流体デバイスの第１の領域及び隔離ペン内のポリ−Ｌ−リジンにおけるＰＥＧ５ｋの位置選択的表面修飾（式ＸＬＶＩＩ）の導入。
大気圧よりわずかに低い圧力でデバイスのマイクロ流体チャネルに通して溶液を吸引することにより、式ＸＶの表面を有する、予め調製された、乾燥した、プライミングされていない（例えば、二酸化炭素ガスでフラッシュされていない）マイクロ流体デバイスをジベンジルシクロオクチニル（ＤＢＣＯ）修飾ＰＥＧ、重量平均分子量５０００Ｄａ（化合物８、Broadpharm、カタログ番号ＢＰ−２２４６１）の１．０から３．３ミリモルの水溶液で処理した。結果として、チャネルを試薬溶液で充填した。しかしながら、流体導入の低い圧力及びマイクロ流体デバイス内の表面のプライミングされていない性質のため、ＤＢＣＯ修飾ＰＥＧ５ｋＤａ溶液は、マイクロ流体チャネルに通じる隔離ペンに入らない。室温で３０分間のインキュベーションの後、残っている試薬をマイクロ流体デバイスから洗い落としながら、８０マイクロリットルの水をチャネルに通して減圧で吸引した。溶液を、マイクロ流体チャネルのみを通って流れるようにさらに制御した。低い圧力での１マイクロリットル／秒の水によるさらなるフラッシュを約５分間続けた。デバイスを９０℃に加熱しながら、表面修飾されたマイクロ流体チャネルを二酸化炭素ガスで繰り返しフラッシュした。
【０３５２】
次に、ＰＥＧ５Ｋの第１の表面修飾を有する乾燥したマイクロ流体デバイスを、上述されるように二酸化炭素でプライミングした。次に、マイクロ流体チャネルに通じる隔離ペンを、硫酸銅（過剰）、ＴＨＰＴＡリガンド及びアスコルビン酸ナトリウムとともに、アルキン−ポリ−Ｌ−リジンＨＢｒ塩（１００量体単位、Alamandaポリマー）及びアルキン修飾ＰＥＧ（ｊ＝ＭＷ  約５０００Ｄａ、化合物６、JenKem Technologies）の１：１化学量論混合物を含む１．３３マイクロモルの溶液を流すことにより、位置選択的に修飾した。過剰な硫酸銅は、反応中のアスコルビン酸塩によるジスルフィド切断を防ぎ、反応は、４０℃で約１５分間行った（且つ代替的に室温で約１時間行われ得る）。インキュベーション期間が完了した後、過剰な試薬及び副生成物を水でフラッシュすることによって除去した。マイクロ流体デバイスの内部を、マイクロ流体デバイスを４０℃に加熱しながら二酸化炭素ガスでフラッシュすることによって乾燥させて、マイクロ流体チャネル内にＰＥＧ５Ｋのみを有する第１の表面修飾及びポリ−Ｌ−リジンを含む第２の位置選択的表面修飾の位置選択的導入をマイクロ流体デバイスに提供し、これは、隔離ペンのみにおいて、生体細胞の接着を促進するために正電荷を提供する（式ＸＬＶ）。隔離ペンの表面を修飾するのに使用される試薬の比率を調節する能力に注目すべきである。ＰＥＧ−５Ｋ：ポリ−Ｌ−リジンの比率は、０：１００から９９．９９９９：０．０００１％で変動され、ＨｅＬａ細胞の接着が、隔離ペン内で観察された一方、運動性ＨｅＬａ細胞の移動がチャネル内の単に親水性の表面の存在によって阻害された。
【０３５３】
ＰＥＧ  ５ｋＤａの第１の表面修飾及び約０．００００１％又は０．０００００１％のパーセンテージのポリ−Ｌ−リジン表面修飾を有するポリ−Ｌ−リジンの第２の表面修飾で修飾された内面を有するマイクロ流体デバイスは、レーザーによる置換開始を伴わずに、誘電泳動力を用いた培養細胞の取り出しをなお可能にしながら、接着細胞（ＨｅＬａ細胞など）の接着を可能にすることが予測される。
【０３５４】
さらなる一般化。
任意のタイプの表面修飾試薬が隔離ペン内の第２の表面修飾の導入に使用され得、ポリ−Ｌ−リジンに限定されない。
【０３５５】
チャネル領域内のみに第２の表面修飾を有するマイクロ流体チャネルの二次不働態化。上述されるマイクロ流体チャネルの最初の表面修飾後、未反応の反応性部分（例えば、アジド）がチャネル内になお存在していることがある。理論に制約されることを望むものではないが、これは、修飾試薬がかさ高い場合に起こり得る。より立体的にかさ高くない表面修飾試薬による二次不働態化は、残っている反応性部分を利用して、隔離ペンの表面を修飾せずに、チャネルの修飾表面に第２の表面修飾を加えることを可能にし得る。
【０３５６】
マイクロ流体チャネルのみに導入されたＰＥＧ５ｋＤａ表面修飾を有するマイクロ流体デバイスを表面導入後に水のみですすいだ。水溶液中１．３マイクロモルの濃度のＤＢＣＯ−ＰＥＧ４−ＯＨ（Aldrichカタログ番号７６１９８２による第２の処理を、上述される第１の処理と同様に行った。マイクロ流体デバイスがプライミングされなかったため、第２の表面修飾試薬は、隔離ペンに入らず、したがってチャネルのみがさらに修飾された。洗浄、乾燥及び加熱、続いて二酸化炭素プライミング後、次に隔離ペンの位置選択的修飾が上記のように行われる。
【０３５７】
実施例２８．ＰＥＧ修飾表面を有するマイクロ流体デバイス内でのＯＫＴ３細胞の培養。
材料：
ＯＫＴ３細胞、マウスＢリンパ球ハイブリドーマを米国培養細胞系統保存機関（American Type Culture Collection）（ATCC）（カタログATCC（登録商標）CRL-8001（商標））から入手し、懸濁細胞系として提供した。２×１０５個の生存細胞／ｍＬを播種し、５％の二酸化炭素ガス環境を用いて３７℃でインキュベートすることによって培養を維持した。細胞を２〜３日置きに２×１０４個の細胞／ｍＬ又は１×１０５個の細胞／ｍＬで分割した。細胞を５％のジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）／９５％の完全増殖培地中で凍結させた。
【０３５８】
培地：
ＩＭＤＭ（Gibco、カタログ１２４４００５３）に、２０％のウシ胎仔血清（ＦＢＳ）及び１％のペニシリン−ストレプトマイシン（１０，０００Ｕ／ｍＬ）（Gibco、カタログ１５１４０１２２）を補充した。次に、完全培地を０．２μｍのＰＥＳ、滅菌膜フィルタユニット（Nalgene、５６７−００２０）に通してろ過した。
【０３５９】
プライミング及びかん流手順：
一般的な実験の詳細の項において上述されるとおりである。
【０３６０】
システム及びマイクロ流体デバイス：
一般的な実験の詳細の項において上述されるとおりである。隔離ペンは、約７×１０５立方μｍの体積を有する。
【０３６１】
修飾マイクロ流体表面。
マイクロ流体デバイスは、実施例６において上述されるように調製された共有結合されたＰＥＧ修飾表面（式ＸＶＩ）を有していた。
【０３６２】
懸濁液を、流体入口に通して及びマイクロ流体チャネル中に流すことにより、培地中のＯＫＴ３細胞懸濁液をマイクロ流体デバイス中に導入した。フローを停止し、チップを傾斜させ、重力により細胞を隔離ペンに入らせることにより、細胞を隔離ペン中にランダムに充填した。
【０３６３】
ＯＫＴ３細胞を隔離ペン中に充填した後、３日間の期間にわたってナノ流体チップのマイクロ流体チャネルに通して培地をかん流させた。図６Ａは、マイクロ流体デバイスの隔離ペンのＰＥＧ−修飾表面におけるＯＫＴ３細胞の成長を示した。ＰＥＧ表面におけるＯＫＴ３細胞の成長は、同様のマイクロ流体デバイス（データは示されていない）の非修飾表面と比べて改善された。
【０３６４】
次に、ＯＫＴ３細胞をＯＥＴによって隔離ペンから取り出した。図６Ｂは、２０分間の期間の終了時の隔離ペンからの取り出しの程度を示し、これは、増殖したＯＫＴ３細胞をフローチャネル中に取り出す優れた能力を示し、この能力は、同様のマイクロ流体デバイスの非調整表面からのＯＫＴ３細胞の取り出しの能力と比べて改善された。次に、ＯＫＴ３細胞をマイクロ流体デバイス（図示せず）から取り出した。
【０３６５】
実施例２９：デキストラン修飾マイクロ流体表面におけるＴリンパ球の培養及び取り出し。
材料。
ＣＤ３＋細胞は、AllCells Inc.製であり、１ビーズ／１細胞の比率で抗ＣＤ３／抗ＣＤ２８電磁ビーズ（Dynabeads（登録商標）、Thermofisher Scientific、カタログ番号１１４５３Ｄ）と混合した。混合物を３７℃で５％のＣＯ２のインキュベータ中で５時間にわたり、培養実験自体と同じ培地中でインキュベートした。インキュベーション後、Ｔ細胞／ビーズ混合物を使用のために再度懸濁させた。
【０３６６】
培地。
ＲＰＭＩ−１６４０（ＧＩＢＣＯ（登録商標）、ThermoFisher Scientific、カタログ番号１１８７５−１２７）、１０％のＦＢＳ、２％のヒトＡＢ血清（５０Ｕ／ｍｌのＩＬ２；R&D Systems）。
【０３６７】
プライミング手順：
一般的な実験の詳細の項において上述されるとおりである。
【０３６８】
かん流計画：
一般的な実験の詳細の項において上述されるとおりである。
【０３６９】
システム及びマイクロ流体デバイス：
一般的な実験の詳細の項において上述されるとおりである。隔離ペンは、約７×１０５立方μｍの体積を有する。
【０３７０】
修飾マイクロ流体表面。
マイクロ流体デバイスは、実施例７において上述されるように調製された共有結合されたデキストラン修飾表面を有していた。
【０３７１】
再懸濁液を流体入口に通して及びマイクロ流体チャネル中に流すことにより、Ｔ細胞（及びビーズ）懸濁液をマイクロ流体デバイス中に導入した。フローを停止し、チップを傾斜させ、重力によりＴ細胞／ビーズを成長チャンバに入らせることにより、Ｔ細胞／ビーズを隔離ペン中にランダムに充填した。
【０３７２】
Ｔ細胞／ビーズを隔離ペン中に充填した後、４日間の期間にわたってナノ流体チップのマイクロ流体チャネルに通して培地をかん流させた。図７Ａは、マイクロ流体デバイスの隔離ペンのデキストラン修飾表面におけるＴ細胞の成長を示した。デキストラン表面におけるＴ細胞の成長は、同様のマイクロ流体デバイス（データは示されていない）の非調整表面と比べて改善された。
【０３７３】
次に、Ｔ細胞を重力（例えば、マイクロ流体デバイスを傾斜させること）によって隔離ペンから取り出した。図７Ｂは、２０分間の期間の終了時の隔離ペンからの取り出しの程度を示し、これは、増殖したＴ細胞をフローチャネル中に取り出す優れた能力を示し、この能力は、同様のマイクロ流体デバイス（データは示されていない）の非修飾表面からのＴ細胞の取り出しの能力と比べて改善された。次に、Ｔ細胞をマイクロ流体デバイス（図示せず）から取り出した。
【０３７４】
上に示された任意の変更形態に加えて、多くの他の変形形態及び代替的な構成が本明細書の趣旨及び範囲から逸脱せずに当業者によって考案され得る。したがって、情報は、最も実用的で好ましい態様であると現在見なされているものに関して具体的且つ詳細に上述されているが、限定はされないが、形態、機能、動作方法及び使用を含む多くの変更形態が本明細書に記載される原理及び概念から逸脱せずになされ得ることが当業者に明らかであろう。本明細書において使用される際、実施例及び実施形態は、あらゆる点で単なる例示であることが意図され、決して限定的であると解釈されるべきではない。工程という用語が本明細書において使用されるが、その用語は、記載される方法の様々な部分に注目するために使用されるに過ぎず、方法のいずれの部分についても開始点又は停止点を説明することは意図されず、又は他の形で限定的であることは意図されないことにも留意すべきである。
【０３７５】
本開示のある実施形態の列挙
１．基部、カバー及びマイクロ流体回路材料であって、その中に流体回路を画定するマイクロ流体回路材料を含むエンクロージャを含むマイクロ流体デバイスであって、基部、カバー及びマイクロ流体回路材料の少なくとも１つの内面は、第１の結合基、及び第１の表面接触部分又は第１の反応性部分である第１の部分をそれぞれ含む複数の第１の共有結合表面修飾を有し；基部、カバー及びマイクロ流体回路材料の少なくとも１つの内面は、第２の結合基、及び第２の表面接触部分又は第２の反応性部分である第２の部分をそれぞれ含む複数の第２の共有結合表面修飾を有し、第１の結合基及び第２の結合基は、互いに異なり、及び／又は第１の部分は、第２の部分と異なる、マイクロ流体デバイス。
【０３７６】
２．第１の部分及び第２の部分は、−Ｗ−Ｓｉ（ＯＺ）２Ｏ−及び−ＯＰ（Ｏ）２Ｏ−から独立して選択される結合基ＬＧを介して表面にそれぞれ共有結合され得、ここで、Ｗは、Ｏ、Ｓ又はＮであり、Ｚは、隣接する結合基ＬＧにおけるケイ素原子への結合であるか、又は表面への結合である、実施形態１に記載のマイクロ流体デバイス。
【０３７７】
３．第１の表面接触部分は、アルキル、フルオロアルキル、単糖、多糖、アルコール、多価アルコール、アルキレンエーテル、高分子電解質、アミノ、カルボン酸、ホスホン酸、スルホン酸アニオン、カルボキシベタイン、スルホベタイン、スルファミン酸、アミノ酸部分又は切断可能部分の１つ又は複数を含み得；及び／又は第２の表面接触部分は、アルキル、フルオロアルキル、単糖、多糖、アルコール、多価アルコール、アルキレンエーテル、高分子電解質、アミノ、カルボン酸、ホスホン酸、スルホン酸アニオン、カルボキシベタイン、スルホベタイン、スルファミン酸、アミノ酸部分又は切断可能部分の１つ又は複数を含み得る、実施形態１又は２に記載のマイクロ流体デバイス。
【０３７８】
４．第１の表面接触部分は、ポリエチレングリコール部分、デキストラン部分、タンパク性部分、ポリカルボン酸、ポリリジン部分又はそれらの任意の組合せを含み得；及び／又は第２の表面接触部分は、ポリエチレングリコール部分、デキストラン部分、タンパク性部分、ポリカルボン酸、ポリリジン部分又はそれらの任意の組合せを含み得る、実施形態１又は２に記載のマイクロ流体デバイス。
【０３７９】
５．第１の反応性部分は、アルキン部分、アジド部分、カルボン酸部分、アミン部分、オレフィン性部分、テトラジニル部分、トランス−シクロオクテニル部分、チオール部分、マレイミド部分、ビオチン部分、ストレプトアビジン部分、ハロゲン化物部分、シアノ部分、イソシアネート部分、エポキシド部分、ヒドロキシアミン部分又はフッ化スルホニル部分であり得；及び／又は第２の反応性部分は、アルキン部分、アジド部分、カルボン酸部分、アミン部分、オレフィン性部分、テトラジニル部分、トランス−シクロオクテニル部分、チオール部分、マレイミド部分、ビオチン部分、ストレプトアビジン部分、ハロゲン化物部分、シアノ部分、イソシアネート部分、エポキシド部分、ヒドロキシアミン部分又はフッ化スルホニル部分であり得る、実施形態１から４のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイス。
【０３８０】
６．第１の共有結合表面修飾は、リンカーを含み得、リンカーは、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含み；及び／又は第２の共有結合表面修飾は、リンカーを含み得、リンカーは、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含み得る、実施形態１から５のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイス。
【０３８１】
７．第１の共有結合表面修飾のリンカーは、１つ又は２つの結合基ＣＧ部分をさらに含み得；及び／又は第２の共有結合表面修飾のリンカーは、１つ又は２つの結合基ＣＧ部分をさらに含み得る、実施形態６に記載のマイクロ流体デバイス。
【０３８２】
８．第１の共有結合表面修飾は、式ＸＸＸ、式Ｖ、式ＶＩＩ、式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ及び式ＩＸ：
【化１０１】
2019523696.tif 000106
（式中、ＬＧは、−Ｗ−Ｓｉ（ＯＺ）２Ｏ−又は−ＯＰ（Ｏ）２Ｏ−であり；Ｌｆｍは、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含むリンカーであり、且つ０又は１つの結合基ＣＧをさらに含み得；Ｒｘは、反応性部分であり；Ｗは、Ｏ、Ｓ又はＮであり；Ｚは、隣接するケイ素原子への結合であるか、又は表面への結合であり；ｎは、３から２１の整数であり；Ｌｓｍは、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含むリンカーであり、且つ０、１、２又は３つの結合基ＣＧをさらに含み得；及び
【化１０２】
2019523696.tif 000107
は、表面である）
から選択される構造を有し得る、実施形態１に記載のマイクロ流体デバイス。
【０３８３】
９．ＬＧは、−Ｗ−Ｓｉ（ＯＺ）２Ｏ−であり得、ここで、Ｗは、Ｏであり得る、実施形態８に記載のマイクロ流体デバイス。
【０３８４】
１０．ｎは、７から２１である、実施形態８又は９に記載のマイクロ流体デバイス。
【０３８５】
１１．反応性部分Ｒｘは、アルキン、アジド、アミン、カルボン酸、ビオチン、ストレプトアビジン、オレフィン、トランスシクロオクテン、ｓ−テトラジン、チオール、マレイミド、ハロゲン化物、シアノ、イソシアネート、エポキシド、ヒドロキシアミン、マスクされたヒドロキシル又はフッ化スルホニルであり得る、実施形態８から１０のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイス。
【０３８６】
１２．反応性部分Ｒｘは、アルキン、アジド、アミン、カルボン酸、ビオチン又はストレプトアビジンであり得る、実施形態８から１０のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイス。
【０３８７】
１３．第２の共有結合表面修飾は、式ＸＸＸ’、式Ｖ’、式ＶＩＩ’、式ＸＸＸＩ’、式ＶＩＩＩ’及び式ＩＸ’：
【化１０３】
2019523696.tif 000108
（式中、ＬＧ’は、−Ｗ’−Ｓｉ（ＯＺ’）２Ｏ−又は−ＯＰ（Ｏ）２Ｏ−であり；Ｌ’ｆｍは、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含むリンカーであり、且つ０又は１つの結合基ＣＧをさらに含み得；Ｒｘ’は、反応性部分であり；Ｗ’は、Ｏ、Ｓ又はＮであり；Ｚ’は、隣接するケイ素原子への結合であるか、又は表面への結合であり；ｎ’は、３から２１の整数であり；Ｌ’ｓｍは、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含むリンカーであり、且つ０、１、２又は３つの結合基ＣＧをさらに含み得；及び
【化１０４】
2019523696.tif 000109
は、表面である）
から選択される構造を有し得る、実施形態１又は８〜１２のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイス。
【０３８８】
１４．ＬＧ’は、−Ｗ’−Ｓｉ（ＯＺ’）２Ｏ−であり得、ここで、Ｗ’は、Ｏであり得る、実施形態１３に記載のマイクロ流体デバイス。
【０３８９】
１５．ｎ’は、７から２１であり得る、実施形態１３又は１４に記載のマイクロ流体デバイス。
【０３９０】
１６．反応性部分Ｒｘ’は、アルキン、アジド、アミン、カルボン酸、ビオチン、ストレプトアビジン、オレフィン、トランスシクロオクテン、ｓ−テトラジン、チオール、マレイミド、ハロゲン化物、シアノ、イソシアネート、エポキシド、ヒドロキシアミン、マスクされたヒドロキシル又はフッ化スルホニルであり得る、実施形態１３から１５のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイス。
【０３９１】
１７．反応性部分Ｒｘ’は、アルキン、アジド、アミン、カルボン酸、ビオチン又はストレプトアビジンであり得る、実施形態１３から１５のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイス。
【０３９２】
１８．第１の部分は、第２の部分と異なり得る、実施形態１から１７のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイス。
【０３９３】
１９．第１の共有結合表面修飾は、式ＸＸＸ、式Ｖ及び式ＶＩＩから選択される構造を有し得、第２の共有結合表面修飾は、式ＸＸＸＩ’、式ＶＩＩＩ’及び式ＩＸ’から選択される構造を有し得る、実施形態１３から１７のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイス。
【０３９４】
２０．第１の共有結合表面修飾及び第２の共有結合表面修飾は、基部、カバー及び／又はマイクロ流体回路材料の共通の内面上にあり得る、実施形態１９に記載のマイクロ流体デバイス。
【０３９５】
２１．第１及び第２の共有結合表面修飾は、共通の内面上でランダムに分配され得る、実施形態２０に記載のマイクロ流体デバイス。
【０３９６】
２２．共通の内面は、第１の共有結合表面修飾を含む第１の領域及び第２の共有結合表面修飾を含む第２の領域を含み得、第１の領域は、第２の領域に隣接している、実施形態２０に記載のマイクロ流体デバイス。
【０３９７】
２３．共通の内面は、第１の共有結合表面修飾を含む複数の第１の領域及び第２の共有結合表面修飾を含む第２の領域を含み得、複数の第１の領域は、第２の領域によって互いに隔てられるか、又はそれぞれ第２の領域に隣接している、実施形態２０に記載のマイクロ流体デバイス。
【０３９８】
２４．共通の内面は、第２の共有結合表面修飾を含む複数の第２の領域及び第１の共有結合表面修飾を含む第１の領域を含み得、複数の第２の領域は、第１の領域によって互いに隔てられるか、又はそれぞれ第１の領域に隣接している、実施形態２０に記載のマイクロ流体デバイス。
【０３９９】
２５．第１の共有結合表面修飾は、式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ及び式ＩＸから選択される構造を有し得、第２の共有結合表面修飾は、式ＸＸＸＩ’、式ＶＩＩＩ’及び式ＩＸ’から選択される構造を有し得、第１の共有結合表面修飾は、第２の共有結合表面修飾と異なる、実施形態１３から１８のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイス。
【０４００】
２６．第１の共有結合表面修飾の表面修飾リガンドは、式Ｘの構造を有し得、第２の共有結合表面修飾の表面修飾リガンドは、式ＸＩ：
【化１０５】
2019523696.tif 000110
（式中、ＣＧは、結合基であり；及びＬは、結合又はケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含むリンカーである）
の構造を有し得る、実施形態２５に記載のマイクロ流体デバイス。
【０４０１】
２７．第１の共有結合表面修飾及び第２の共有結合表面修飾は、基部、カバー及び／又はマイクロ流体回路材料の共通の内面上にあり得る、実施形態２５又は２６に記載のマイクロ流体デバイス。
【０４０２】
２８．第１及び第２の共有結合表面修飾は、共通の内面上でランダムに分配され得る、実施形態２７に記載のマイクロ流体デバイス。
【０４０３】
２９．共通の内面は、第１の共有結合表面修飾を含む第１の領域及び第２の共有結合表面修飾を含む第２の領域を有し得、第１の領域は、第２の領域に隣接している、実施形態２７に記載のマイクロ流体デバイス。
【０４０４】
３０．共通の内面は、第１の共有結合表面修飾を有する複数の第１の領域及び第２の共有結合表面修飾を有する第２の領域を含み得、複数の第１の領域は、第２の領域によって互いに隔てられるか、又はそれぞれ第２の領域に隣接している、実施形態２７に記載のマイクロ流体デバイス。
【０４０５】
３１．共通の内面は、２種類以上のタンパク性部分を含み得る、実施形態２７から３０のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイス。
【０４０６】
３２．第１の共有結合表面修飾の表面修飾リガンドは、第１のタンパク性部分を含み得、第２の共有結合表面修飾の表面修飾リガンドは、第２のタンパク性部分を含み得、第１及び第２のタンパク性部分は、異なる、実施形態２５から３１のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイス。
【０４０７】
３３．第１の共有結合表面修飾は、式ＸＸＸ、式Ｖ及び式ＶＩＩから選択される構造を有し得、第２の共有結合表面修飾は、式ＸＸＸ’、式Ｖ’及び式ＶＩＩ’から選択される構造を有し得、第１の共有結合表面修飾は、第２の共有結合表面修飾と異なり、第１の共有結合表面修飾の反応性部分は、第２の共有結合表面修飾の反応性部分と反応しない、実施形態１３から１８のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイス。
【０４０８】
３４．第１の共有結合表面修飾及び第２の共有結合表面修飾は、基部、カバー及び／又はマイクロ流体回路材料の共通の内面上にあり得る、実施形態３３に記載のマイクロ流体デバイス。
【０４０９】
３５．共通の内面は、第１の共有結合表面修飾を含む第１の領域及び第２の共有結合表面修飾を含む第２の領域を含み得、第１の領域は、第２の領域に隣接している、実施形態３４に記載のマイクロ流体デバイス。
【０４１０】
３６．共通の内面は、第１の共有結合表面修飾を含む複数の第１の領域及び第２の共有結合表面修飾を含む第２の領域を含み得、複数の第１の領域は、第２の領域によって互いに隔てられるか、又はそれぞれ第２の領域に隣接している、実施形態３４に記載のマイクロ流体デバイス。
【０４１１】
３７．流体回路は、フロー領域及び隔離ペンを含み得、隔離ペンは、分離領域及び接続領域を含み得、接続領域は、フロー領域への基端開口部を含み、分離領域をフロー領域に流体接続し得る、実施形態１から３６のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイス。
【０４１２】
３８．フロー領域の少なくとも１つの表面は、第１の共有結合表面修飾で修飾され得、隔離ペンの少なくとも１つの表面は、第２の共有結合表面修飾で修飾され得る、実施形態３７に記載のマイクロ流体デバイス。
【０４１３】
３９．第２の共有結合表面修飾は、接着細胞を固定するように構成された表面接触部分を含み得る、実施形態３８に記載のマイクロ流体デバイス。
【０４１４】
４０．第１の共有結合表面修飾は、隔離ペンからの運動性細胞の移動を阻害するか又は実質的に防ぐように構成された表面接触部分を含み得る、実施形態３８又は３９に記載のマイクロ流体デバイス。
【０４１５】
４１．フロー領域は、流体入口及び流体出口に流体接続され得、且つ第１の流体培地のフローを含むように構成され得る、実施形態３７から４０のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイス。
【０４１６】
４２．隔離ペンは、マイクロ流体回路材料から構成される壁を含み得る、実施形態３７から４１のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイス。
【０４１７】
４３．隔離ペンの壁は、基部の内面からカバーの内面へと延在し得る、実施形態４２に記載のマイクロ流体デバイス。
【０４１８】
４４．基部の内面は、フロー領域及び隔離ペンの内部の下にあり得る、実施形態３７から４３のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイス。
【０４１９】
４５．流体回路は、第１及び／又は第２の共有結合表面修飾で修飾された少なくとも１つの内面をそれぞれ有する複数の隔離ペンをさらに含み得る、実施形態３７から４４のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイス。
【０４２０】
４６．第１の共有結合表面修飾及び／又は第２の共有結合表面修飾は、単層を形成し得る、実施形態１から４５のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイス。
【０４２１】
４７．エンクロージャの基部の内面及び／又はカバーの内面は、ガラス、ケイ素、酸化ケイ素、酸化ハフニウム、インジウムタンタル酸化物又は酸化アルミニウムを含み得る、実施形態１から４６のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイス。
【０４２２】
４８．マイクロ流体回路材料の内面は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）又は光パターン化可能シリコーン（ＰＰＳ）を含み得る、実施形態１から４７のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイス。
【０４２３】
４９．エンクロージャの内面の実質的に全ては、共有結合的に修飾され得る、実施形態１から４８のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイス。
【０４２４】
５０．基部、カバー及びマイクロ流体回路材料の少なくとも１つの内面は、第３の（第４、第５など）結合基と、第３の（第４、第５など）表面接触部分又は第３の（第４、第５など）反応性部分である第３の（第４、第５など）部分とを含む複数の第３の（第４、第５など）共有結合表面修飾を有し得、第３の（第４、第５など）結合基は、第１及び第２の結合基のそれぞれと異なり得、及び／又は第３の（第４、第５など）部分は、第１及び第２の部分のそれぞれと異なり得る、実施形態１から４９のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイス。
【０４２５】
５１．エンクロージャの内面のいずれも、金金属を含まない、実施形態１から５０のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイス。
【０４２６】
５２．カバー及び／又は基部は、半導体基板を含み得る、実施形態１から５１のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイス。
【０４２７】
５３．半導体基板は、誘電泳動（ＤＥＰ）構成を含み得る、実施形態５２に記載のマイクロ流体デバイス。
【０４２８】
５４．ＤＥＰ構成は、光学的に作動され得る、実施形態５３に記載のマイクロ流体デバイス。
【０４２９】
５５．半導体基板は、エレクトロウェッティング（ＥＷ）構成を含み得る、実施形態５２から５４のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイス。
【０４３０】
５６．流体回路は、ＥＷ流体入口及びＥＷ流体出口に流体接続されたフロー領域を含み得、これは、ＥＷ流体培地のフローを含むように構成される、実施形態５５に記載のマイクロ流体デバイス。
【０４３１】
５７．内部領域（分離領域を含み得る）を囲む壁を含むチャンバ及びフロー領域への開口部をさらに含み得る、実施形態５６に記載のマイクロ流体デバイス。
【０４３２】
５８．少なくとも１つのチャンバの壁は、マイクロ流体回路材料を含む、実施形態５７に記載のマイクロ流体デバイス。
【０４３３】
５９．少なくとも１つのチャンバの壁は、基部の内面からカバーの内面へと延在し得る、実施形態５７又は５８に記載のマイクロ流体デバイス。
【０４３４】
６０．カバーは、マイクロ流体回路材料の一体部分であり得る、実施形態１から５９のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイス。
【０４３５】
６１．第１又は第２の共有結合表面修飾は、下式：式ＸＶ；式ＸＶＩ；式ＸＶＩＩ；式ＸＶＩＩＩ；式ＸＩＸ；式ＸＸ；式ＸＸＩ；式ＸＸＩＩ；式ＸＸＩＩＩ；式ＸＸＩＶ；式ＸＸＶ；式ＸＸＶＩ；式ＸＸＶＩＩ；式ＸＸＶＩＩＩ；式ＸＸＩＸ；式ＸＸＸＶＩ；式ＸＸＸＶＩＩ；式ＸＸＸＶＩＩＩ；式ＸＸＸＩＸ；及び式ＸＬの１つの構造を有し得る、実施形態１から５９のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイス。
【０４３６】
６２．マイクロ流体デバイスの基部、カバー及びマイクロ流体回路材料の少なくとも１つの内面は、下式：式ＸＬＩ；式ＸＬＩＩ；式ＸＬＩＩＩ；式ＸＬＩＶ；式ＸＬＩＶ；式ＸＬＶ；及び式ＸＬＶＩＩの１つの複数の第１の共有結合表面修飾及び複数の第２の共有結合修飾を有し得る、実施形態１に記載のマイクロ流体デバイス。
【０４３７】
６３．基部、カバー及びマイクロ流体回路材料であって、その中に流体回路を画定するマイクロ流体回路材料を有するエンクロージャを含むマイクロ流体デバイスの少なくとも１つの内面上において、共有結合的に修飾された表面を形成する方法であって、少なくとも１つの内面を第１の修飾試薬及び第２の修飾試薬と接触させることと；第１の修飾試薬を少なくとも１つの内面の複数の第１の求核性部分と反応させることと；第２の修飾試薬を少なくとも１つの内面の複数の第２の求核性部分と反応させることと；それにより、第１の結合基と、第１の表面接触部分又は第１の反応性部分である第１の部分とをそれぞれ含む第１の共有結合表面修飾、及び第２の結合基と、第２の表面接触部分又は第２の反応性部分である第２の部分とをそれぞれ含む第２の共有結合表面修飾を含む少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面を形成することとを含み、第１の結合基は、第２の結合基と異なり、又は第１の部分は、第２の部分と異なる、方法。
【０４３８】
６４．第１の修飾試薬を少なくとも１つの内面と反応させることは、第２の修飾試薬をマイクロ流体デバイスの前記少なくとも１つの内面と反応させるのと同時に行われ得る、実施形態６３に記載の方法。
【０４３９】
６５．第１の修飾試薬を少なくとも１つの内面と反応させることは、第２の修飾試薬をマイクロ流体デバイスの少なくとも１つの内面と反応させる前又は後に行われ得る、実施形態６３に記載の方法。
【０４４０】
６６．第１の修飾試薬は、第１の修飾試薬を少なくとも１つの内面の任意の利用可能な求核性部分と反応させる条件下で反応され得、第２の修飾試薬は、第２の修飾試薬を少なくとも１つの内面の任意の利用可能な求核性部分と反応させる条件下で反応され得、それにより、第１及び第２の共有結合表面修飾は、マイクロ流体デバイスの前記少なくとも１つの内面上でランダムに配置される、実施形態６３から６５のいずれか１つに記載の方法。
【０４４１】
６７．第１の修飾試薬は、第１の修飾試薬と、少なくとも１つの表面の第１の領域上に位置する求核性部分との間の反応を促進する条件下で反応され得、第２の修飾試薬は、第２の修飾試薬と、少なくとも１つの表面の第２の領域上に位置する求核性部分との間の反応を促進する条件下で反応され得、第１の領域は、第２の領域に隣接している、実施形態６３から６６のいずれか１つに記載の方法。
【０４４２】
６８．第１の修飾試薬は、第１の修飾試薬と、少なくとも１つの表面上で互いに隔てられた複数の第１の領域のいずれかの中に位置する求核性部分との間の反応を促進する条件下で反応され、第２の修飾試薬は、第２の修飾試薬と、第２の領域内に位置する求核性部分との間の反応を促進する条件下で反応され、第２の領域は、複数の第１の領域のそれぞれに隣接しているか、又はそれを取り囲む、実施形態６３から６６のいずれか１つに記載の方法。
【０４４３】
６９．流体回路は、フロー領域と、分離領域及び接続領域を有する隔離ペンとを含み、接続領域は、フロー領域への基端開口部を含み、且つ分離領域をフロー領域に流体接続する、実施形態６３から６８のいずれか１つに記載の方法。
【０４４４】
７０．第１の修飾試薬は、フロー領域の表面上に位置する第１の求核性部分と反応されて、表面上に第１の共有結合表面修飾を形成し得、第２の修飾試薬は、前記隔離ペンの表面上に位置する第２の求核性部分と反応されて、表面上に第２の共有結合表面修飾を形成し得る、実施形態６９に記載の方法。
【０４４５】
７１．第１の共有結合表面修飾は、第１の反応性部分を含み得、及び第２の共有結合表面修飾は、第２の反応性部分を含み得る、実施形態７０に記載の方法。
【０４４６】
７２．第１及び前記第２の反応性部分は、互いに反応しない、実施形態７１に記載の方法。
【０４４７】
７３．第２の共有結合表面修飾は、接着細胞のための支持部分である表面接触部分を含み得る、実施形態７０に記載の方法。
【０４４８】
７４．第１の共有結合表面修飾は、隔離ペンからの運動性細胞の移動を阻害するか又は実質的に防ぐように構成された表面接触部分を含み得る、実施形態７０又は７３に記載の方法。
【０４４９】
７５．共有結合的に修飾された表面を形成することは、マイクロ流体デバイスの実質的に全ての内面上において、共有結合的に修飾された表面を形成することを含み得る、実施形態６３から７４のいずれか１つに記載の方法。
【０４５０】
７６．第１の修飾試薬は、下式：
【化１０６】
2019523696.tif 000111
（式中、Ｖは、−Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）２又は−Ｓｉ（Ｔ）２Ｗであり；Ｗは、−Ｔ、−ＳＨ又は−ＮＨ２であり、且つ少なくとも１つの内面とともに共有結合を形成するように構成された部分であり；Ｔは、独立して、ＯＨ、ＯＣ１〜６アルキル又はハロであり；Ｒは、Ｃ１〜６アルキルであり；Ｌｆｍは、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含むリンカーであり、且つ０又は１つの結合基ＣＧをさらに含み；Ｒｘは、反応性部分であり；ｎは、３から２１の整数であり、及びＬｓｍは、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含むリンカーであり、且つ０、１、２又は３つの結合基ＣＧをさらに含む）
の１つの構造を有し得る、実施形態６３から７５のいずれか１つに記載の方法。
【０４５１】
７７．Ｗは、ＯＣ１〜６アルキル又はハロであり得る、実施形態７６に記載の方法。
【０４５２】
７８．ｎは、７から２１であり得る、実施形態７６又は７７に記載の方法。
【０４５３】
７９．Ｔは、ＯＣ１〜３アルキル又はハロであり、及び／又はＲは、Ｃ１〜３アルキルである、実施形態７６から７８のいずれか１つに記載の方法。
【０４５４】
８０．反応性部分Ｒｘは、アルキン、アジド、アミン、カルボン酸、ビオチン又はストレプトアビジンであり得る、実施形態７６から７９のいずれか１つに記載の方法。
【０４５５】
８１．反応性部分Ｒｘは、アルキン、アジド、アミン、カルボン酸、ビオチン、ストレプトアビジン、オレフィン、トランスシクロオクテン、ｓ−テトラジン、チオール、マレイミド、ハロゲン化物、シアノ、イソシアネート、エポキシド、ヒドロキシアミン、マスクされたヒドロキシル又はフッ化スルホニルであり得る、実施形態７６から７９のいずれか１つに記載の方法。
【０４５６】
８２．第１の修飾試薬は、式Ｉ、式ＩＩＩ又は式ＸＸＸＩＩの構造を有し得、第１の修飾試薬の表面修飾リガンドは、式Ｘ又は式ＸＩ：
【化１０７】
2019523696.tif 000112
（式中、ＣＧは結合基であり；Ｌは、結合又はケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含むリンカーであり；Ｌｓｍ及びＬの和は、存在する場合、ＣＧの原子を含まない１から２００個の非水素原子であり；及び表面接触部分は、マイクロ流体デバイスにおける細胞の成長、生存、可搬性又はそれらの任意の組合せを支援するように構成された部分である）
の構造を有し得る、実施形態７６から８１のいずれか１つに記載の方法。
【０４５７】
８３．第１の修飾試薬の表面接触部分は、アルキル、フルオロアルキル、単糖、多糖；アルコール、多価アルコール、アルキレンエーテル、高分子電解質、アミノ、カルボン酸、ホスホン酸、スルホン酸アニオン、カルボキシベタイン、スルホベタイン、スルファミン酸、アミノ酸部分又は切断可能部分の１つ又は複数を含み得る、実施形態８２に記載の方法。
【０４５８】
８４．第１の修飾試薬の表面接触部分は、ポリエチレングリコール、デキストラン部分、タンパク性部分、ポリカルボン酸又はポリリジン部分を含み得る、実施形態８２に記載の方法。
【０４５９】
８５．第２の修飾試薬は、下式：
【化１０８】
2019523696.tif 000113
（式中、Ｖ’は、−Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）２又は−Ｓｉ（Ｔ’）２Ｗ’であり；Ｗ’は、−Ｔ’、−ＳＨ又は−ＮＨ２であり、且つ少なくとも１つの内面とともに共有結合を形成するように構成された部分であり；Ｔ’は、独立して、ＯＨ、ＯＣ１〜６アルキル又はハロであり；Ｒ’は、Ｃ１〜６アルキルであり；Ｌ’ｆｍは、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含むリンカーであり、且つ０又は１つの結合基ＣＧをさらに含み；Ｒ’ｘは、反応性部分であり；ｎは、３から２１の整数であり、及びＬ’ｓｍは、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含むリンカーであり、且つ０、１、２又は３つの結合基ＣＧをさらに含む）
の１つの構造を有し得る、実施形態６３から８４のいずれか１つに記載の方法。
【０４６０】
８６．Ｗ’は、ＯＣ１〜６アルキル又はハロである、実施形態８５に記載の方法。
【０４６１】
８７．ｎ’は、７から２１である、実施形態８５又は８６に記載の方法。
【０４６２】
８８．Ｔ’は、ＯＣ１〜３アルキル又はハロであり、及び／又はＲ’は、Ｃ１〜３アルキルである、実施形態８５から８７のいずれか１つに記載の方法。
【０４６３】
８９．反応性部分Ｒ’ｘは、アルキン、アジド、アミン、カルボン酸、ビオチン又はストレプトアビジンである、実施形態８５から８８のいずれか１つに記載の方法。
【０４６４】
９０．反応性部分Ｒ’ｘは、アルキン、アジド、アミン、カルボン酸、ビオチン、ストレプトアビジン、オレフィン、トランスシクロオクテン、ｓ−テトラジン、チオール、マレイミド、ハロゲン化物、シアノ、イソシアネート、エポキシド、ヒドロキシアミン、マスクされたヒドロキシル又はフッ化スルホニルである、実施形態８５から８８のいずれか１つに記載の方法。
【０４６５】
９１．第２の修飾試薬は、式Ｉ’、式ＩＩＩ’又は式ＸＸＸＩＩ’の構造を有し得、第２の修飾試薬の表面修飾リガンドは、式Ｘ又は式ＸＩ：
【化１０９】
2019523696.tif 000114
（式中、ＣＧは、結合基であり；Ｌは、結合又はケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含むリンカーであり；Ｌｓｍ及びＬの和は、存在する場合、ＣＧの原子を含まない１から２００個の非水素原子であり；及び表面接触部分は、マイクロ流体デバイスにおける細胞の成長、生存、可搬性又はそれらの任意の組合せを支援するように構成された部分である）
の構造を有し得る、実施形態８５から９０のいずれか１つに記載の方法。
【０４６６】
９２．第２の修飾試薬の表面接触部分は、アルキル、フルオロアルキル、単糖、多糖；アルコール、多価アルコール、アルキレンエーテル、高分子電解質、アミノ、カルボン酸、ホスホン酸、スルホン酸アニオン、カルボキシベタイン、スルホベタイン、スルファミン酸、アミノ酸部分又は切断可能部分の１つ又は複数を含み得る、実施形態９１に記載の方法。
【０４６７】
９３．第１の修飾試薬の表面接触部分は、ポリエチレングリコール、デキストラン部分、タンパク性部分、ポリカルボン酸又はポリリジン部分を含み得る、実施形態９１に記載の方法。
【０４６８】
９４．第１の修飾試薬及び／又は第２の修飾試薬の表面接触部分は、接着細胞の増殖を支援し、及び／又はその上で培養された接着細胞の取り出しを可能にし得る、実施形態８２又は９１に記載の方法。
【０４６９】
９５．第１の修飾試薬及び／又は第２の修飾試薬の表面接触部分は、運動性細胞がマイクロ流体デバイス内の選択された領域に入ることを阻害し得る、実施形態８２又は９１に記載の方法。
【０４７０】
９６．第１の修飾試薬は、式Ｉ、式ＩＩＩ又は式ＸＸＸＩＩの構造を有し得、第２の修飾試薬は、式ＩＶ’、式ＶＩ’又は式ＸＸＸＩＩＩ’の構造を有し得る、実施形態７６から９５のいずれか１つに記載の方法。
【０４７１】
９７．第１の修飾試薬は、式ＩＶ、式ＶＩ又は式ＸＸＸＩＩＩの構造を有し得、第２の修飾試薬は、式Ｉ’、式ＩＩＩ’又は式ＸＸＸＩＩ’の構造を有し得る、実施形態７６から９５のいずれか１つに記載の方法。
【０４７２】
９８．少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面を、式ＸＸＸＩＶ
ＲＰ−Ｌｆｍ−Ｒｘ２  式ＸＸＸＩＶ
の二次機能化試薬と接触させることと；
二次機能化試薬を少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面の第１又は第２の共有結合表面修飾における反応性部分と反応させて、さらなる修飾表面を形成することと
をさらに含み、式中、ＲＰは、式ＸＸＸＩＩＩ、式ＸＸＸＩＩＩ’、式ＩＶ、式ＩＶ’、式ＶＩ又は式ＶＩ’の反応性部分と反応させるための反応対部分であり；Ｒｘ２は、式ＸＸＸＩＩＩ、式ＸＸＸＩＩＩ’、式ＩＶ、式ＩＶ’、式ＶＩ又は式ＶＩ’の反応性部分と反応しないように選択された反応性部分であり；及びＬｆｍは、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含むリンカーであり、且つ０又は１つの結合基ＣＧをさらに含む、実施形態７４から９５のいずれか１つに記載の方法。
【０４７３】
９９．少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面を式ＸＸＸＩＶの二次機能化試薬と接触させることは、少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面を、二次機能化試薬を含む溶液と接触させることを含む、請求項９８に記載の方法。
【０４７４】
１００．少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面を表面修飾試薬と接触させることと、表面修飾試薬を少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面又はさらなる修飾表面上における反応性部分と反応させることとをさらに含む、実施形態７６から９９のいずれか１つに記載の方法。
【０４７５】
１０１．表面修飾試薬は、式ＸＩＩ：
ＲＰ−Ｌ−表面接触部分  式ＸＩＩ
の構造を有し得、式中、ＲＰは、反応対部分であり；表面接触部分は、細胞の成長、生存、可搬性又は任意の組合せを支援するように構成された部分であり；及びＬは、結合又はケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含むリンカーであり、且つ０又は１つの結合基ＣＧを含む、実施形態１００に記載の方法。
【０４７６】
１０２．少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面を形成することは、マイクロ流体デバイスの組み立て後に行われ得る、実施形態６３から１０１のいずれか１つに記載の方法。
【０４７７】
１０３．少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面を形成することは、マイクロ流体デバイスの組み立て前に行われ得る、実施形態６３から１０１のいずれか１つに記載の方法。
【０４７８】
１０４．マイクロ流体デバイスの組み立て前に基部又はカバーの１つの第１の修飾表面を形成することと；マイクロ流体デバイスを組み立てることであって、基部又はカバーの１つの第１の共有結合的に修飾された表面をマイクロ流体回路材料及びカバー又は基部の非修飾のものとともに組み立てることを含む、組み立てることと；組み立てられたマイクロ流体デバイスの非修飾表面上に第２の修飾表面を形成することとをさらに含む、実施形態６３から１０１のいずれか１つに記載の方法。
【０４７９】
１０５．第１の求核性部分は、水酸化物、アミノ又はチオールであり得、及び／又は第２の求核性部分は、水酸化物、アミノ又はチオールである、実施形態６３から１０４のいずれか１つに記載の方法。
【０４８０】
１０６．基部及び／又はカバーの内面は、金属、金属酸化物、ガラス、ポリマー又はそれらの任意の組合せであり得る、実施形態６３から１０４のいずれか１つに記載の方法。
【０４８１】
１０７．マイクロ流体回路材料は、ポリマーであり得る、実施形態６３から１０６のいずれか１つに記載の方法。
【０４８２】
１０８．マイクロ流体回路材料は、ポリジメトキシシラン（ＰＤＭＳ）又は光パターン化可能シリコーン（ＰＰＳ）であり得る、実施形態１０７に記載の方法。
【０４８３】
１０９．接触させることは、少なくとも１つの内面を、第１の修飾試薬及び／又は第２の修飾試薬を含有する液体溶液と接触させることを含む、実施形態６３から１０８のいずれか１つに記載の方法。
【０４８４】
１１０．接触させることは、少なくとも１つの内面を、第１の修飾試薬及び／又は第２の修飾試薬を含有する気相と接触させることを含む、実施形態６３から１０９のいずれか１つに記載の方法。
【０４８５】
１１１．接触させることは、制御された量の水蒸気の存在下において、気相中で少なくとも１つの内面を第１及び／又は第２の修飾試薬と接触させることを含み得る、実施形態１１０に記載の方法。
【０４８６】
１１２．硫酸マグネシウム七水和物は、制御された量の水蒸気を提供し得る、実施形態１１１に記載の方法。
【０４８７】
１１３．接触させることは、大気圧と比べて減少した圧力下の環境において、気相中で少なくとも１つの内面を第１及び／又は第２の修飾試薬と接触させることを含み得る、実施形態１１０から１１２のいずれか１つに記載の方法。
【０４８８】
１１４．少なくとも１つの内面のそれぞれは、酸化物部分を導入するように前処理される、実施形態６３から１１３のいずれか１つに記載の方法。
【０４８９】
１１５．ｎは、９、１４又は１６である、実施形態７６から１０１のいずれか１つに記載の方法。
【０４９０】
１１６．ｎは、９である、実施形態７６から１０１のいずれか１つに記載の方法。
【０４９１】
１１７．ｎ’は、９、１１、１４、１６、１８又はｎ＋２に等しい、実施形態８５から１０１のいずれか１つに記載の方法。
【０４９２】
１１８．少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面を表面修飾試薬又は二次機能化試薬と反応させることは、少なくとも１つの共有結合的に修飾されたものを、表面修飾試薬又は二次機能化試薬を含む溶液と接触させることによって行われる、実施形態９８から１０１のいずれか１つに記載の方法。
【０４９３】
１１９．表面修飾試薬又は機能化試薬を含む溶液は、Ｃｕ（Ｉ）塩をさらに含み得る、実施形態１１８に記載の方法。
【０４９４】
１２０．少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面を表面修飾試薬又は機能化試薬と反応させることは、銅の非存在下で行われ得る、実施形態１１８に記載の方法。
【０４９５】
１２１．少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面を形成することは、第１の共有結合表面修飾及び／又は第２の共有結合表面修飾を含む単層を形成することを含み得る、実施形態６３から１２０のいずれか１つに記載の方法。
【０４９６】
１２２．少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面を形成することは、２種類以上のタンパク性部分を少なくとも１つの共有結合的に修飾された表面に共有結合することを含み得る、実施形態６３から１２１のいずれか１つに記載の方法。
【０４９７】
１２３．マイクロ流体デバイスのカバーは、マイクロ流体回路材料の一体部分であり得る、実施形態６３から１２２のいずれか１つに記載の方法。
【０４９８】
１２４．マイクロ流体デバイスのカバー又は基部は、ＤＥＰ構成を含み得る、実施形態６３から１２３のいずれか１つに記載の方法。
【０４９９】
１２５．ＤＥＰ構成は、光学的に作動され得る、実施形態１２４に記載の方法。
【０５００】
１２６．異なる共有結合的に修飾された表面をマイクロ流体デバイス内で位置選択的に形成する方法であって、マイクロ流体デバイスは、基部、カバー及びマイクロ流体回路材料であって、その中にマイクロ流体回路を画定するマイクロ流体回路材料を有するエンクロージャを含み、マイクロ流体回路は、フロー領域及び隔離ペンを含み、隔離ペンは、分離領域及び接続領域を含み、接続領域は、フロー領域への基端開口部を含み、且つ分離領域をフロー領域に流体接続し、方法は、第１の修飾試薬が隔離ペンの分離領域に入らないような条件下で第１の修飾試薬をフロー領域に通して流すことと；第１の修飾試薬をフロー領域の少なくとも１つの表面上の求核性部分と反応させ、それによりフロー領域内に第１の修飾表面を形成することであって、第１の修飾表面は、隔離ペンの分離領域に延在しない、形成することと；第２の修飾試薬が隔離ペンの分離領域に入るような条件下で第２の修飾試薬をフロー領域に通して流すことと；第２の修飾試薬を隔離ペンの分離領域の少なくとも１つの表面上の求核性部分と反応させ、それにより隔離ペンの分離領域内に第２の修飾表面を形成することとを含み、第１の修飾試薬は、第２の修飾試薬と同じ構造を有さない、方法。
【０５０１】
１２７．第１の修飾試薬をフロー領域に通して流すための条件は、フロー領域に陰圧を加えることを含む、実施形態１２６に記載の方法。
【０５０２】
１２８．第１の修飾試薬を流すことは、約１０ｍｍ／秒以上（例えば、少なくとも１ｍｍ／秒；少なくとも５ｍｍ／秒；少なくとも１０ｍｍ／秒；少なくとも２０ｍｍ／秒；少なくとも４０ｍｍ／秒；少なくとも５０ｍｍ／秒；又は上記の値の２つによって規定される任意の範囲、例えば約１ｍｍ／秒から約５０ｍｍ／秒又は約１０ｍｍ／秒から約２０ｍｍ／秒）の速度において、第１の修飾試薬を含む溶液をフロー領域に通して流すことを含む、実施形態１２７に記載の方法。
【０５０３】
１２９．第１の修飾試薬をフロー領域に通して流すための条件は、フロー領域に陽圧を加えることを含む、実施形態１２６に記載の方法。
【０５０４】
１３０．第１の修飾試薬を流すことは、約２ｍｍ／秒以下（例えば、約１．５ｍｍ／秒未満；約１．０ｍｍ／秒未満；約０．５ｍｍ／秒未満；又は上記の値の２つによって規定される任意の範囲、例えば約０．５ｍｍ／秒から約２ｍｍ／秒又は約１ｍｍ／秒から約１．５ｍｍ／秒）の速度において、第１の修飾試薬を含む溶液をフロー領域に通して流すことを含む、実施形態１２９に記載の方法。
【０５０５】
１３１．第１の修飾試薬を流すことは、第１の修飾試薬を含む溶液をフロー領域に通して流すことを含み、溶液は、界面活性剤（例えば、非イオン性界面活性剤、例えばBrij界面活性剤（例えば、Brij L4）を含み；界面活性剤は、約８から約１２（例えば、約８から約１０又は約９）の親水性親油性バランス（ＨＬＢ）を有し得る、実施形態１２９又は１３０に記載の方法。
【０５０６】
１３２．第２の修飾試薬は、フロー領域の表面における部分と実質的に反応しない、実施形態１２６から１３１のいずれか１つに記載の方法。
【０５０７】
１３３．第１の修飾試薬は、第１の結合部分と、第１の表面接触部分又は第１の反応性部分を含む第１の修飾部分とを含み；及び第２の修飾試薬は、第２の結合部分と、第２の表面接触部分又は第２の反応性部分を含む第２の修飾部分とを含み、第１の結合部分は、第２の結合部分と異なり、及び／又は第１の修飾部分は、第２の修飾部分と異なる、実施形態１２６から１３２のいずれか１つに記載の方法。
【０５０８】
１３４．第１の修飾試薬は、下式：
【化１１０】
2019523696.tif 000115
（式中、Ｖは、−Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）２又は−Ｓｉ（Ｔ）２Ｗであり；Ｗは、−Ｔ、−ＳＨ又は−ＮＨ２であり、且つフロー領域の少なくとも１つの表面とともに共有結合を形成するように構成された部分であり；Ｔは、独立して、ＯＨ、ＯＣ１〜６アルキル又はハロであり；Ｒは、Ｃ１〜６アルキルであり；Ｌｆｍは、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含むリンカーであり、且つ０又は１つの結合基ＣＧをさらに含み；Ｒｘは、反応性部分であり；ｎは、３から２１の整数であり；及びＬｓｍは、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含むリンカーであり、且つ０、１、２又は３つの結合基ＣＧをさらに含む）
の１つの構造を有する、実施形態１２６から１３３のいずれか１つに記載の方法。
【０５０９】
１３５．Ｗは、ＯＣ１〜６アルキル又はハロである、実施形態１３４に記載の方法。
【０５１０】
１３６．ｎは、７から２１である、実施形態１３４又は１３５に記載の方法。
【０５１１】
１３７．Ｔは、ＯＣ１〜３アルキル又はハロであり、及び／又はＲは、Ｃ１〜３アルキルである、実施形態１３４から１３６のいずれか１つに記載の方法。
【０５１２】
１３８．反応性部分Ｒｘは、アルキン、アジド、アミン、カルボン酸、ビオチン、ストレプトアビジン、オレフィン、トランスシクロオクテン、ｓ−テトラジン、チオール、マレイミド、ハロゲン化物、シアノ、イソシアネート、エポキシド、ヒドロキシアミン、マスクされたヒドロキシル又はフッ化スルホニルである、実施形態１３４から１３７のいずれか１つに記載の方法。
【０５１３】
１３９．反応性部分Ｒｘは、アルキン、アジド、アミン、カルボン酸、ビオチン又はストレプトアビジンである、実施形態１３４から１３７のいずれか１つに記載の方法。
【０５１４】
１４０．第１の修飾試薬は、式Ｉ、式ＩＩＩ又は式ＸＸＸＩＩの構造を有し、第１の修飾試薬の表面修飾リガンドは、式Ｘ又は式ＸＩ：
【化１１１】
2019523696.tif 000116
（式中、ＣＧは、結合基であり；Ｌは、結合又はケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含むリンカーであり；Ｌｓｍ及びＬの和は、存在する場合、ＣＧの原子を含まない１から２００個の非水素原子であり；及び表面接触部分は、マイクロ流体デバイスにおける細胞の成長、生存、可搬性又はそれらの任意の組合せを支援するように構成された部分である）
の構造を有する、実施形態１３４から１３９のいずれか１つに記載の方法。
【０５１５】
１４１．表面接触部分は、アルキル、フルオロアルキル、単糖、多糖；アルコール、多価アルコール、アルキレンエーテル、高分子電解質、アミノ、カルボン酸、ホスホン酸、スルホン酸アニオン、カルボキシベタイン、スルホベタイン、スルファミン酸、アミノ酸部分又は切断可能部分の１つ又は複数を含む、実施形態１４０に記載の方法。
【０５１６】
１４２．表面接触部分は、ポリエチレングリコール、デキストラン部分、タンパク性部分、ポリカルボン酸又はポリリジン部分を含む、実施形態１４０に記載の方法。
【０５１７】
１４３．第２の修飾試薬は、下式：
【化１１２】
2019523696.tif 000117
（式中、Ｖ’は、−Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）２又は−Ｓｉ（Ｔ’）２Ｗ’であり；Ｗ’は、−Ｔ’、−ＳＨ又は−ＮＨ２であり、且つ少なくとも１つの内面とともに共有結合を形成するように構成された部分であり；Ｔ’は、独立して、ＯＨ、ＯＣ１〜６アルキル又はハロであり；Ｒ’は、Ｃ１〜６アルキルであり；Ｌ’ｆｍは、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含むリンカーであり、且つ０又は１つの結合基ＣＧをさらに含み；Ｒ’ｘは、反応性部分であり；ｎは、３から２１の整数であり、及びＬ’ｓｍは、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含むリンカーであり、且つ０、１、２又は３つの結合基ＣＧをさらに含む）
の１つの構造を有する、実施形態１２６から１４２のいずれか１つに記載の方法。
【０５１８】
１４４．Ｗ’は、ＯＣ１〜６アルキル又はハロである、実施形態１４３に記載の方法。
【０５１９】
１４５．ｎ’は、７から２１である、実施形態１４３又は１４４に記載の方法。
【０５２０】
１４６．Ｔ’は、ＯＣ１〜３アルキル又はハロであり、及び／又はＲ’は、Ｃ１〜３アルキルである、実施形態１４３から１４５のいずれか１つに記載の方法。
【０５２１】
１４７．反応性部分Ｒ’ｘは、アルキン、アジド、アミン、カルボン酸、ビオチン又はストレプトアビジンである、実施形態１４３から１４６のいずれか１つに記載の方法。
【０５２２】
１４８．反応性部分Ｒ’ｘは、アルキン、アジド、アミン、カルボン酸、ビオチン、ストレプトアビジン、オレフィン、トランスシクロオクテン、ｓ−テトラジン、チオール、マレイミド、ハロゲン化物、シアノ、イソシアネート、エポキシド、ヒドロキシアミン、マスクされたヒドロキシル又はフッ化スルホニルである、実施形態１４３から１４７のいずれか１つに記載の方法。
【０５２３】
１４９．第２の修飾試薬は、式Ｉ’、式ＩＩＩ’又は式ＸＸＸＩＩ’の構造を有し、第２の修飾試薬の表面修飾リガンド’は、式Ｘ又は式ＸＩ：
【化１１３】
2019523696.tif 000118
（式中、ＣＧは、結合基であり；Ｌは、結合又はケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含むリンカーであり；Ｌｓｍ及びＬの和は、存在する場合、ＣＧの原子を含まない１から２００個の非水素原子であり；及び表面接触部分は、マイクロ流体デバイスにおける細胞の成長、生存、可搬性又はそれらの任意の組合せを支援するように構成された部分である）
の構造を有する、実施形態１４３から１４７のいずれか１つに記載の方法。
【０５２４】
１５０．第２の修飾試薬の表面接触部分は、アルキル、フルオロアルキル、単糖、多糖；アルコール、多価アルコール、アルキレンエーテル、高分子電解質、アミノ、カルボン酸、ホスホン酸、スルホン酸アニオン、カルボキシベタイン、スルホベタイン、スルファミン酸、アミノ酸部分又は切断可能部分の１つ又は複数を含む、実施形態１４９に記載の方法。
【０５２５】
１５１．第２の修飾試薬の表面接触部分は、ポリエチレングリコール、デキストラン部分、タンパク性部分、ポリカルボン酸又はポリリジン部分を含む、実施形態１４９に記載の方法。
【０５２６】
１５２．第２の修飾試薬の表面接触部分は、接着細胞の増殖を支援し、及び／又はその上で培養される接着細胞の取り出しを可能にする、実施形態１３４から１５１のいずれか１つに記載の方法。
【０５２７】
１５３．第１の修飾試薬の表面接触部分は、運動性細胞がマイクロ流体デバイスのフロー領域に入ることを阻害するか又は実質的に防ぐ、実施形態１３４から１５１のいずれか１つに記載の方法。
【０５２８】
１５４．第１の修飾試薬は、式Ｉ、式ＩＩＩ又は式ＸＸＸＩＩの構造を有し、第２の修飾試薬は、式ＩＶ’、式ＶＩ’又は式ＸＸＸＩＩＩ’の構造を有する、実施形態１４３から１５３のいずれか１つに記載の方法。
【０５２９】
１５５．第１の修飾試薬は、式ＩＶ、式ＶＩ又は式ＸＸＸＩＩＩの構造を有し、第２の修飾試薬は、式Ｉ’、式ＩＩＩ’又は式ＸＸＸＩＩ’の構造を有する、実施形態１４３から１５３のいずれか１つに記載の方法。
【０５３０】
１５６．隔離ペンの分離領域内の第２の修飾表面は、式ＸＸＸ’、式Ｖ’又は式ＶＩＩ’の構造をそれぞれ有する第２の共有結合表面修飾を含む、実施形態１２６から１５４のいずれか１つに記載の方法。
【０５３１】
１５７．第２の修飾表面を、式ＸＩＩ
ＲＰ−Ｌ−表面接触部分  式ＸＩＩ
の表面修飾試薬と接触させることと；
第２の修飾表面の第２の共有結合表面修飾を表面修飾試薬と反応させて、隔離ペンの分離領域内のさらなる修飾表面を形成することと
をさらに含み、式中、ＲＰは、反応対部分であり；表面接触部分は、細胞の成長、生存、可搬性又はそれらの任意の組合せを支援するように構成された部分であり；Ｌは、リンカーであり、Ｌは、結合又はケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含み、且つ０又は１つの結合基ＣＧをさらに含む、実施形態１５６に記載の方法。
【０５３２】
１５８．第２の修飾表面を式ＸＩＩの表面修飾試薬と接触させることは、表面修飾試薬を含む溶液をフロー領域中に流し込むことと；表面修飾試薬を隔離ペンの分離領域中に拡散させ、且つ第２の修飾表面と接触させることとを含む、実施形態１５７に記載の方法。
【０５３３】
１５９．フロー領域中の第１の修飾表面は、式ＸＸＸＩ、式ＶＩＩＩ又は式ＩＸの構造をそれぞれ有する第１の共有結合表面修飾を含む、実施形態１５６から１５８のいずれか１つに記載の方法。
【０５３４】
１６０．第２の修飾表面を、式ＸＸＸＩＶ
ＲＰ−Ｌｆｍ−反応性部分２  式ＸＸＸＩＶ
の二次機能化試薬と接触させることと；
二次機能化試薬を第２の修飾表面の第２の共有結合表面修飾における反応性部分と反応させて、隔離ペンの分離領域内のさらなる修飾表面を形成することと
をさらに含み、式中、ＲＰは、式ＸＸＸ、式Ｖ又は式ＶＩＩの反応性部分と反応させるための反応対部分であり；Ｒｘ２は、第２の修飾表面の反応性部分と反応しないように選択された反応性部分であり；及びＬｆｍは、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含むリンカーであり、且つ０又は１つの結合基ＣＧをさらに含む、実施形態１５６に記載の方法。
【０５３５】
１６１．第２の修飾表面を式ＸＸＸＩＶの二次機能化試薬と接触させることは、二次機能化試薬を含む溶液をフロー領域中に流し込むことと；二次機能化試薬を隔離ペンの分離領域中に拡散させ、且つ第２の修飾表面と接触させることとを含む、実施形態１６０に記載の方法。
【０５３６】
１６２．二次機能化試薬と反応した第２の共有結合表面修飾は、それぞれ１つ又は２つのＣＧを含む、実施形態１６０又は１６１に記載の方法。
【０５３７】
１６３．フロー領域の表面上における求核性部分は、水酸化物、アミノ及びチオールから選択され；及び／又は隔離ペンの表面上における求核性部分は、水酸化物、アミノ及びチオールから選択される、実施形態１２６から１６２のいずれか１つに記載の方法。
【０５３８】
１６４．前記マイクロ流体回路は、複数の隔離ペンであって、その中に少なくとも１つの第２の修飾表面又はさらなる修飾表面を形成するようにそれぞれ処理された複数の隔離ペンを含む、実施形態１２６から１６３のいずれか１つに記載の方法。
【０５３９】
１６５．基部及び／又はカバーの内面は、金属、金属酸化物、ガラス、ポリマー又はそれらの任意の組合せである、実施形態１２６から１６４のいずれか１つに記載の方法。
【０５４０】
１６６．マイクロ流体回路材料は、ポリマーである、実施形態１２６から１６５のいずれか１つに記載の方法。
【０５４１】
１６７．マイクロ流体回路材料は、ポリジメトキシシラン（ＰＤＭＳ）又は光パターン化可能シリコーン（ＰＰＳ）である、実施形態１６６に記載の方法。
【０５４２】
１６８．マイクロ流体デバイスのカバーは、マイクロ流体回路材料の一体部分である、実施形態１２６から１６７のいずれか１つに記載の方法。
【０５４３】
１６９．基部、カバー及びマイクロ流体回路材料の内面のそれぞれは、酸化物部分を導入するように前処理される、実施形態１２６から１６８のいずれか１つに記載の方法。
【０５４４】
１７０．ｎは、９、１４又は１６である、実施形態１３４から１６２のいずれか１つに記載の方法。
【０５４５】
１７１．ｎは、９である、実施形態１３４から１６２のいずれか１つに記載の方法。
【０５４６】
１７２．ｎ’は、９、１１、１４、１６、１８又はｎ＋２に等しい、実施形態１４３から１６２のいずれか１つに記載の方法。
【０５４７】
１７３．表面修飾試薬又は二次機能化試薬を含む溶液は、Ｃｕ（Ｉ）塩をさらに含む、実施形態１５８又は１６１に記載の方法。
【０５４８】
１７４．表面修飾試薬又は二次機能化試薬を含む溶液は、銅溶液である、実施形態１５８又は１６１に記載の方法。
【０５４９】
１７５．第１の共有結合表面修飾は、フロー領域の少なくとも１つの表面上に単層を形成し、及び／又は第２の共有結合表面修飾は、隔離ペンの分離領域の少なくとも１つの表面上に単層を形成する、実施形態１５６又は１５９に記載の方法。
【０５５０】
１７６．第１の修飾表面を形成すること及び／又は第２の修飾表面を形成することは、２種類以上のタンパク性部分を導入することを含む、実施形態１２６から１７５のいずれか１つに記載の方法。
【０５５１】
１７７．マイクロ流体デバイスのカバー又は基部は、ＤＥＰ構成を含む、実施形態１２６から１７６のいずれか１つに記載の方法。
【０５５２】
１７８．ＤＥＰ構成は、光学的に作動される、請求項１７７に記載の方法。
【０５５３】
１７９．第１の修飾表面を形成することは、フロー領域の実質的に全ての内面上において、共有結合的に修飾された表面を形成することを含む、実施形態１２６から１７８のいずれか１つに記載の方法。
【０５５４】
１８０．第２の修飾表面を形成することは、隔離ペンの分離領域の実質的に全ての内面上において、共有結合的に修飾された表面を形成することを含む、実施形態１２６から１７９のいずれか１つに記載の方法。
【０５５５】
３００．実施形態１から６２のいずれか１つに記載のマイクロ流体デバイスを含むキット。
【０５５６】
３０１．式ＸＩＩ：
ＲＰ−Ｌ−表面接触部分  式ＸＩＩ
（式中、ＲＰは、反応対部分であり；表面接触部分は、細胞の成長、生存、可搬性又はそれらの任意の組合せを支援するように構成された部分であり；Ｌは、リンカーであり、Ｌは、結合又はケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子であり得、０又は１つの結合基ＣＧをさらに含み得る）
の構造を有する表面修飾試薬をさらに含む、実施形態３００に記載のキット。
【０５５７】
３０２．式ＸＸＸＩＶ：
ＲＰ−Ｌｆｍ−Ｒｘ２  式ＸＸＸＩＶ
（式中、ＲＰは、式ＸＸＸ、式Ｖ又は式ＶＩＩの反応性部分と反応させるための反応対部分であり；Ｒｘ２は、式ＸＸＸ、式Ｖ又は式ＶＩＩの機能化表面の反応性部分と反応しないように選択された反応性部分であり；及び
Ｌｆｍは、ケイ素、炭素、窒素、酸素、硫黄及びリン原子の任意の組合せから選択される１から２００個の非水素原子を含むリンカーであり、且つ０又は１つの結合基ＣＧをさらに含み得る）
の構造を有する二次機能化試薬をさらに含む、実施形態３００又は３０１に記載のキット。
【０５５８】
４００．式ＩＶ：
【化１１４】
2019523696.tif 000119
の化合物を合成する方法であって、式ＸＩＩＩ：
【化１１５】
2019523696.tif 000120
（式中、ｈは、１から１９である）
の構造を有する化合物をアジ化物イオンと反応させ、それにより式ＩＶ（式中、ｎは、３から２１であり、及びＲは、Ｈ又はＣ１〜Ｃ６アルキルである）の化合物を生成する工程を含む方法。
【０５５９】
４０１．アジ化物イオンの対イオンは、ナトリウムであり得る、実施形態４００に記載の方法。
【０５６０】
４０２．反応は、アセトニトリル又はＤＭＦ中で行われ得る、実施形態４００又は４０１に記載の方法。
【０５６１】
４０３．反応は、周囲温度で行われ得る、実施形態４００から４０２のいずれか１つに記載の方法。
【０５６２】
４０４．反応は、不活性雰囲気下で行われる、実施形態４００から４０３のいずれか１つに記載の方法。
【０５６３】
４０５．式ＸＩＩＩ
【化１１６】
2019523696.tif 000121
の構造を有する化合物を合成する方法であって、触媒又は開始剤の存在下において、下式：
【化１１７】
2019523696.tif 000122
の構造を有する化合物を、式ＨＳｉ（ＯＲ）３の構造を有する化合物と反応させ、それにより式ＸＩＩＩ（式中、ｈは、１から１９の整数であり、及びＲのそれぞれは、独立して、Ｈ又はＣ１からＣ６アルキルである）の化合物を生成することを含む方法。
【０５６４】
４０６．触媒は、ヒドロシリル化触媒である、実施形態４０５に記載の方法。
【０５６５】
４０７．触媒は、白金（０）−１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン錯体、Ｈ２ＰｔＣｌ６・６Ｈ２Ｏ／ｉＰｒＯＨ又はトリス（トリフェニルホスフィン）ロジウム（Ｉ）クロリドである、実施形態４０６に記載の方法。
【０５６６】
４０８．触媒は、白金（０）触媒である、実施形態４０５から４０７のいずれか１つに記載の方法。
【０５６７】
４０９．開始剤は、トリアルキルボランである、実施形態４０８に記載の方法。
【０５６８】
４１０．反応は、トルエンの溶液中で行われ得る、実施形態４０５から４０９のいずれか１つに記載の方法。
【０５６９】
４１１．反応は、不活性雰囲気下で行われ得る、実施形態４０５から４１０のいずれか１つに記載の方法。
【０５７０】
４１２．反応は、約６０℃から約１１０℃の範囲の温度で行われ得る、実施形態４０５から４１１のいずれか１つに記載の方法。
【０５７１】
４１３．Ｒのそれぞれは、Ｍｅ又はＥｔである、実施形態４０５から４１２のいずれか１つに記載の方法。
【０５７２】
４１４．ｈは、７、１２又は１４であり得る、実施形態４０５から４１３のいずれか１つに記載の方法。
【０５７３】
４１５．Ｒのそれぞれは、Ｍｅであり、及びｈは、７である、実施形態４０５から４１４のいずれか１つに記載の方法。
【０５７４】
４１６．式ＩＶ：
【化１１８】
2019523696.tif 000123
（式中、ｎは、７から２１の整数であり、及びＲは、独立して、Ｈ又はＣ１からＣ６アルキルである）
の構造を有する化合物。
【０５７５】
４１７．Ｒは、Ｍｅ、Ｅｔ又はＰｒである、実施形態４１６に記載の化合物。
【０５７６】
４１８．Ｒのそれぞれは、Ｍｅであり得る、実施形態４１６又は４１７に記載の化合物。
【０５７７】
４１９．ｎは、９から２１である、実施形態４１６から４１８のいずれか１つに記載の化合物。
【０５７８】
４２０．ｎは、９、１４又は１６である、実施形態４１６から４１９のいずれか１つに記載の化合物。
【０５７９】
４２１．ｎは、９であり、及びＲのそれぞれは、Ｍｅである、実施形態４１６から４２０のいずれか１つに記載の化合物。
【０５８０】
４２２．式ＸＩＩＩ：
【化１１９】
2019523696.tif 000124
（式中、ｈは、５から１９の整数であり、及びＲは、独立して、Ｈ及びＣ１〜Ｃ６アルキルからなる群から選択される）
の構造を有する化合物。
【０５８１】
４２３．ｎは、９から２１である、実施形態４２２に記載の化合物。
【０５８２】
４２４．ｈは、７、１２又は１４である、実施形態４２２又は４２３に記載の化合物。
【０５８３】
４２５．ｈは、１４又は１６である、実施形態４２２〜４２４のいずれか１つに記載の化合物。
【０５８４】
４２６．Ｒのそれぞれは、Ｍｅ又はＥｔであり得る、実施形態４２２〜４２５のいずれか１つに記載の化合物。
【０５８５】
４２７．式ＬＩ：
【化１２０】
2019523696.tif 000125
（式中、Ｒは、独立して、Ｈ及びＣ１〜Ｃ６アルキルからなる群から選択される）
の構造を有する化合物。
【０５８６】
４２８．式ＬＩＩ：
【化１２１】
2019523696.tif 000126
の構造を有する化合物。
【０５８７】
４２９．式Ｌ
【化１２２】
2019523696.tif 000127
の化合物を合成する方法であって、触媒又は開始剤の存在下において、下式：
【化１２３】
2019523696.tif 000128
の構造を有する化合物を、式ＳｉＨ（Ｙ）３で表される化合物と反応させ、それにより式Ｉの化合物を生成する工程を含み、式中、ｎは、１３から２５の整数であり；Ｙのそれぞれは、独立して、ハロ、ＯＨ又はＯＲであり；及びＲは、Ｃ１からＣ６アルキルである、方法。
【０５８８】
４３０．触媒は、ヒドロシリル化触媒である、実施形態４２９に記載の方法。
【０５８９】
４３１．触媒は、白金（０）−１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン錯体、Ｈ２ＰｔＣｌ６・６Ｈ２Ｏ／ｉＰｒＯＨ及びトリス（トリフェニルホスフィン）ロジウム（Ｉ）クロリドから選択される、実施形態４２９に記載の方法。
【０５９０】
４３２．触媒は、白金（０）触媒である、実施形態４２９から４３１のいずれか１つに記載の方法。
【０５９１】
４３３．開始剤は、トリアルキルボランである、実施形態４２９に記載の方法。
【０５９２】
４３４．反応させる工程は、１，３−ビス−トリフルオロメチルベンゼンの溶液中で行われる、実施形態４２９から４３３のいずれか１つに記載の方法。
【０５９３】
４３５．反応させる工程は、不活性雰囲気下で行われる、実施形態４２９から４３４のいずれか１つに記載の方法。
【０５９４】
４３６．反応させる工程は、約６０℃から約１１０℃の範囲の温度で行われる、実施形態４２９から４３５のいずれか１つに記載の方法。
【０５９５】
４３７．Ｙのそれぞれは、Ｃｌ、ＯＭｅ又はＯＥｔである、実施形態４２９から４３６のいずれか１つに記載の方法。
【０５９６】
４３８．ｎは、１３、１５、１６又は１９である、実施形態４２９から４３７のいずれか１つに記載の方法。
【０５９７】
４３９．式ＬＩＩ
【化１２４】
2019523696.tif 000129
の構造を有する化合物を合成する方法であって、触媒又は開始剤の存在下において、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９，１０，１０，１１，１１，１２，１２，１３，１３，１４，１４，１５，１５，１６，１６，１６−ノナコサフルオロヘキサデカ−１−エンをトリメトキシシランと反応させ、それにより式ＬＩＩの分子（トリメトキシ（３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９，１０，１０，１１，１１，１２，１２，１３，１３，１４，１４，１５，１５，１６，１６，１６−ノナコサフルオロヘキサデシル）−シラン）を生成する工程を含む方法。
【０５９８】
４４０．触媒は、ヒドロシリル化触媒である、実施形態４３９に記載の方法。
【０５９９】
４４１．触媒は、白金（０）−１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン錯体、Ｈ２ＰｔＣｌ６・６Ｈ２Ｏ／ｉＰｒＯＨ及びトリス（トリフェニルホスフィン）ロジウム（Ｉ）クロリドから選択される、実施形態４３９に記載の方法。
【０６００】
４４２．触媒は、白金（０）触媒である、実施形態４３９から４４１のいずれか１つに記載の方法。
【０６０１】
４４３．開始剤は、トリアルキルボランである、実施形態４３９に記載の方法。
【０６０２】
４４４．反応させる工程は、１，３−ビストリフルオロメチルベンゼンの溶液中で行われる、実施形態４３９から４４３のいずれか１つに記載の方法。
【０６０３】
４４５．反応させる工程は、不活性雰囲気下で行われる、実施形態４３９から４４４のいずれか１つに記載の方法。
【０６０４】
４４６．反応させる工程は、約６０℃から約１１０℃の範囲の温度で行われる、実施形態４３９から４４５のいずれか１つに記載の方法。
【図１Ａ】
2019523696.tif 000146
【図１Ｂ】
2019523696.tif 000147
【図１Ｃ】
2019523696.tif 000148
【図２Ａ】
2019523696.tif 000149
【図２Ｂ】
2019523696.tif 000150
【図２Ｃ】
2019523696.tif 000151
【図２Ｄ】
2019523696.tif 000152
【図２Ｅ】
2019523696.tif 000153
【図２Ｆ】
2019523696.tif 000154
【図２Ｇ】
2019523696.tif 000155
【図２Ｈ】
2019523696.tif 000156
【図３Ａ】
2019523696.tif 000157
【図３Ｂ】
2019523696.tif 000158
【図４】
2019523696.tif 000159
【図５Ａ】
2019523696.tif 000160
【図５Ｂ】
2019523696.tif 000161
【図６Ａ】
2019523696.tif 000162
【図６Ｂ】
2019523696.tif 000163
【図７Ａ】
2019523696.tif 000164
【図７Ｂ】
2019523696.tif 000165
【国際調査報告】
2019523696.tif 000166
2019523696.tif 000167
2019523696.tif 000168
2019523696.tif 000169